«

»

Constructii inalte cu schelet din otel

Share

leiter buildingSe implinesc anul acesta 15 ani de la atentatul din 11 septembrie 2001, atentat care a avut ca rezultat prabusirea a doua dintre cele mai inalte constructii din lume, blocurile gemene World Trade Center din New York. La aceste doua cladiri, construite pe structura metalica, s-a referit cu doar 4 ani inainte, in 1997, profesorul academician Dan Mateescu in carte sa „Constructii inalte cu schelet din otel”.

Trebuie sa precizam, de la bun inceput, ca profesorul Dan Mateescu a fost unul dintre cei mai renumiti specialisti romani in domeniul constructiilor metalice, recunoscut ca fondatorul scolii romanesti in domeniul constructiilor metalice civile sau industriale. In indelungata sa activitate, de peste 70 de ani, profesorul Dan Mateescu a semnat, in calitate de autor sau coautor, 18 volume avand ca tema diverse aspecte din domeniul constructiilor metalice.

In articolul de fata prezentam extrase din cartea „Constructii inalte cu schelet din otel”, sistem de constructii pe care prof. Dan Mateescu il aprecia foarte mult si care este utilizat, practic, la marea majoritate a cladirilor foarte inalte ce se ridica, in prezent, in lume.

 

Scurt istoric al cladirilor cu multe etaje

Extrase din cartea „Constructii inalte cu schelet din otel“, autor prof. acad. Dan Mateescu.

Biblia pomeneste in Geneza, cap. 11, de hotararea fiilor lui Noe de a zidi o cetate si un turn, denumit Babel, al carui varf sa atinga cerul.

Aceasta relatare biblica subliniaza dorinta dintotdeauna a omului de a cladi in inaltime, de a-si dovedi maiestria si inteligenta construind catedrale sau temple, fortarete sau castele medie­vale. Asemenea rea­lizari reprezinta mo­numente de cultura si istorie ale intregii omeniri, opere remarcabile care dove­desc inteligenta tehnica a omului in intrecere cu natura.

Procesul de industrializare ince­put in secolul trecut, proces care a concentrat populatia in centre ur­bane si a comasat forta de munca in unitati mai mari, a condus la aparitia cladirilor cu multe etaje.

Primele cladiri de acest gen sunt semnalate in Anglia, in industria textila. Un proiect de o indrazneala tehnica deosebita pentru acea vreme este cladirea cu sapte niveluri din Salford-Manchester, construita in 1801 de Boulton&Watt (inventatorul masinii cu aburi). Structura cladirii, care avea 42 m lungime si 14 m latime, era formata cu grinzi din fonta de cca 3,0 m lungime, sustinute la treimile deschiderii de stalpi executati tot din fonta.

O imbunatatire constructiva s-a produs in 1845 de catre William Fairbairn, care la cladirea unei rafinarii, in locul stalpilor din fonta, a introdus profile l din fier – pudlat. In acelasi an au aparut si profilele Zores, care inlocuiau grinzile din lemn la executarea planseelor.

O realizare deosebita este, de asemenea, cladirea peste raul Marna, in localitatea Noisel-sur-Marne, proiec­tata in anul 1871 de Jules Saulnier pentru o fabrica de cio­colata. Avand patru niveluri, cladirea este, de fapt, un pod peste raul Marna. Elementele de rezistenta ale structurii sunt grinzile cu zabrele care formeaza peretii laterali ai cladirii. Aceasta idee a fost reluata mai tarziu si aplicata la unele cladiri cu foarte multe niveluri in SUA.

Patria cladirilor cu multe si cu foarte multe etaje este, insa, Statele Unite ale Americii. Aici, colonisti intre­prinzatori, eliberati de tarele traditiei, au cautat sa-si ma­nifeste prosperitatea economica prin edificarea unor con­structii care sa depaseasca, prin inaltime si numarul etajelor, pe cele din jur.

In anul 1871 un incendiu catas­trofal a distrus in intre­gime centrul orasului Chicago, care, in acel timp, concentra industria carnii si a cerealelor. La reconstruirea sa au fost ridicate cladiri cu multe niveluri.

Aceasta solutie a fost impulsio­nata si de inventarea ascensorului de catre Elisha Graves Otis. Primul ascensor a fost instalat in anul 1857 intr-un magazin de pe Broadway.

In Chicago, la inceputul perioadei de reconstructie, cladirile cu multe etaje au avut structura formata din ziduri exterioare din caramida si plansee cu grinzi din lemn sau din fonta, rezemate in interior pe stalpi din fonta.

Remarcabile sunt cladirile din aceasta perioada proiectate de William le Baron Jenney, fondatorul scolii Chicago, si anume, in 1879 Leiter Building si in 1883 Home Insurance Building. Aceasta este o cladire cu 11 etaje, la care in pere­tii exteriori din caramida au fost intro­dusi si stalpi din fonta, care impreuna cu grinzile din fonta si stalpii inte­riori formeaza un schelet me­talic.

In aceeasi perioada a fost edificata in Chicago cladirea Monad­nock, proiectata de Bumham&Root. Cu o structura executata in intre­gime din zidarie, cladirea, care are 16 etaje, a ramas pana in zilele noastre cea mai inalta constructie din caramida. La parter, grosimea zidu­rilor este de 4,5 m, respec­tand co­dul american din acea vreme, care prevedea ca la cladirile cu 12 nive­luri grosimea zidurilor exterioare sa repre­zinte 0,3 mc pentru fiecare mp de su­prafata a planseelor.

Prima cladire cu structura meta­lica a fost blocul Rand Mc Nally cu 36 m inaltime si 9 etaje, terminat in 1889. In 1891 s-a construit blocul Capital cu o inaltime de 85,5 m si 20 etaje, la care efectul fortelor orizon­tale din vant este preluat de contravantuiri verticale execu­tate cu bare din otel rotund.

Dupa 1890, prin producerea unor cantitati mari de lam­inate din otel de fuziune (Thomas sau Siemens – Martin), a aparut pe piata materialul ideal care a permis executia unor cladiri cu schelet din otel cu inaltimi din ce in ce mai mari si cu consumuri relativ reduse de material.

Dupa exemplul Chi­cago, si la New York, in centrul comercial Man­hattan, conditiile limi­tate de teren si ambitii de suprematie in inaltimea cladirilor din­tre cele doua orase au condus la edificarea unor constructii cu inaltimi din ce in ce mai mari. Aceasta con­curenta a continuat pana in zilele noastre, recordul de inaltime apartinand celor doua mari orase americane.

In anul 1899 a fost finalizata Park Row Building, prima cladire cu o inaltime de peste 100 m, formata din doua turnuri jumelate cu 118 m inaltime si 29 etaje. Urmeaza, in 1913, turnul Woolworth proiectat de Cass Gilbert si ing. Gunwald Aus, cu 244 m inaltime si 60 nive­luri iar in 1931 cunoscuta Empire State Building, proiec­tata de Al Smith, avand 381 m inaltime si 102 etaje, cladire care, timp de 30 de ani, a mentinut recordul de inaltime pentru New York.

In anul 1963 sunt date in exploa­tare cele doua tur­nuri World Trade Center cu 411 m inaltime si 110 eta­je, proiectate de M. Yamasaki, E. Roth & Sons.

 

Structura de forma tubulara

Structura celor doua turnuri World Trade Center este de forma tubulara, alcatuita din stalpi foarte apropiati unul de altul (1,02 m) si legati la fiecare nivel cu grinzi foarte rigide.

Cele do­ua turnuri sunt identice, avand inaltimea de 411 m deasupra tere­nului iar in sectiune orizontala 63,5 m x 63,5 m, cu un nucleu central cu dimensiunile 24 m x 42 m, format din 44 stalpi cu sectiune chesonata. Stalpii nucleului preiau nu­mai efectul incarcarilor verticale.

Pe fiecare latura a tubului sunt amplasati 59 stalpi, cu sectiunea chesonata de 450 mm x 450 mm, asezati la distante de 1,02 m unul de altul si legati, la fiecare nivel, cu grinzi cu inima plina cu o inaltime de 1,32 m. Din atelier, cate trei stalpi pe trei niveluri formeaza un prefabricat.

Grosimea si calitatea otelului tablelor din care sunt alca­tuite chesoanele stalpilor sunt modificate pe inaltime de la 12,5 mm pana la 7,5 mm si, respectiv, de la 700 N/mm2 pana la 295 N/mm2, astfel ca alungi­rile din incarcarile ver­ticale sa fie egale cu cele ale stalpilor care formeaza nucle­ul central, iar plan­seele sa ramana orizontale.

La baza cladirii, pe trei etaje, cate trei stalpi sunt inlocuiti printr-un singur stalp, astfel incat distanta intre stalpi la aceste niveluri devine 3 x 1,02 m = 3,06 m, iar sectiunea acestor stalpi este, de asemenea, un cheson cu laturile de 800 mm x 800 mm.

Din cauza distantelor mici dintre stalpi, ferestrele au o latime de numai 0,48 m (fig. 2).

Grinzile planseelor, rezemate pe stalpii tubului si pe ai nucleului central, sunt executate sub forma de grinzi cu zabrele. De asemenea, cu zabrele sunt executate si grinzile intermediare (fig. 3).

Planseele sunt executate din tabla cutata, peste care este asezata placa din beton usor de 10 cm grosime. Conlucrarea grinzilor cu planseul este realizata prin pre­lungirea diagonalelor prin tabla cutata in placa de beton.

Circulatia pe verticala este asigurata de 104 ascen­soare care sunt impartite pe inal­time in trei zone locale. Doua ascensoare merg de la parter la etajul 110, altele fac legatura intre cele trei zone si cate 24 sunt in fiecare zona locala. Cele din zonele locale functio­neaza in aceleasi com­partimente, astfel ca, in total, in cladire, sunt 54 camere de ascensor, concentrate toate in nucleul central.

In figura 2 este ara­tata o sectiune prin unul din cei 4 x 59 = 236 stalpi, care impreuna cu riglele de la fiecare nivel formeaza peretele tubului.

Fundatiile sunt rea­lizate in doua randuri de profile rezemate pe un soclu din beton, care transmite efectul incarcarilor stancii din granit pe care este asezata cladi­rea (fig. 3).

Suprafata totala a unui turn este de 418.000 mp, iar suprafata utila de 319.000 mp. Consumul total de otel pe turn a fost de 78.000 t.

In anul 1972, din nou la Chicago, este terminata cladi­rea consortiului comercial Sears, cu 442 m inaltime si 120 niveluri.

La noi in tara, inainte de razboi, au fost executate cate­va cladiri cu schelet din otel. Dintre acestea citam:

  • Palatul Telefoanelor, cu 12 etaje, cu schelet din otel in varianta nituita, cladire executata in perioada 1935-1937;
  • Blocul Adriatica, cu structura metalica in varianta prinderii cu suruburi;
  • Palatul Administrativ CFR, cu o structura din otel sudata, inclusiv prinderile pe santier. Cladirea a fost execu­tata in perioada 1937-1940. Este printre putinele cladiri me­talice complet sudate.

Dupa 1945, restrictiile impuse folosirii otelului in con­structii nu au facut posibila aparitia si in tara noastra a cladirilor cu multe etaje cu schelet din otel, asa cum acest sector s-a dezvoltat in tarile est-europene: Polonia, Cehoslovacia, URSS, RDG. Acoperirea unor necesitati urgente de spatii pentru desfasurarea unor activitati eco­nomice, administrative, financiare, hotel etc. va conduce, cu siguranta, la aparitia si in perimetrul oraselor noastre a cladirilor cu multe etaje cu schelet din otel.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 129 – septembrie 2016, pag. 28

 



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/2016/09/01/constructii-inalte-cu-schelet-din-otel/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.