Proiect imobil de birouri. „UNICREDIT TIRIAC BANK” (IV)

Prezentarea structurii de rezistenta

Infrastructura

Alcatuirea fundatiei constructiei si a legaturii acesteia cu suprastructura asigura conditia ca intreaga cladire sa fie supusa unei excitatii seismice cat mai uniforme.

A fost adoptata infrastructura de tip cutie rigida si rezistenta. La proiectarea fundatiei, fortele transmise de suprastructura sunt cele care corespund mecanismului structural de disipare de energie.

Aceasta solutie de realizare a structurii de rezistenta solicita sistemul de fundare cu valori mari ale fortei axiale si de moment astfel  incat terenul de sub acesta depa­seste limitele de rezistenta si de deformatie. In concluzie, in acest caz a fost exclusa varianta de fundare directa cu radier general de beton armat.

Planseul peste subsolul 2 este rezemat pe stalpi din beton armat, la interior, iar pe contur pe pereti de beton armat. Placa de peste subsolul 2 este o dala groasa din beton armat de 35 cm grosime.

Planseul peste subsol 1 (placa peste cota ±0,00) este, de asemenea, tip dala groasa cu o grosime de 35 cm, iar pe zona cu deschideri mari si acces al masinii de pompieri o grosime de 40 cm. In placa de cota ±0,00 exista un salt de 35 cm care se realizeaza prin intermediul unei grinzi de 80 cm x 70 cm.

Adancimea de fundare este la cota -9,45 m pe zona de radier de 180 cm grosime si de -8,45 m unde grosimea radierului este de 80 cm.

Planseele de subsol au fost dimensionate si conformate atat pentru transmiterea eforturilor din planul lor (efectul de saiba), provenite atat din sarcinile orizontale (seism, vant, impingerea pamantului asupra peretilor de incinta din infrastructura, presiunea hidrostatica pe peretele de incinta) cat si din sarcinile verticale. Acestea din urma provin din:

• componenta verticala a sarcinii seismice;

• incarcari permanente datorate greutatii proprii a structurii dar si a straturilor de finisaj (trotuare locale, respectiv straturi alternante din pamant in zonele verzi  si din beton,  sape, dale de piatra  si tot ceea ce include zona pietonala din jurul turnurilor);

• incarcari provenite din instalatii;

• incarcari locale din zonele de spatii cu destinatie tehnica, rezervoare etc.;

• incarcari utile pentru zonele de parcaje si circulatii;

• a fost considerata o sarcina exceptionala datorata masinii de pompieri, de 40 tone, distribuite pe trei osii (fiecare purtand aproximativ 13,5 tone); pentru o mai mare siguranta s-a considerat si un convoi de forte reprezentand mai multe masini de pompieri care, eventual, ar veni pentru interventie. Aceasta sarcina a fost luata in calcul doar pe zona carosabila a placii de cota ±0,00.

Toate aceste valori reprezinta incarcari in faza de exploatare.

Din motive de protectie la foc, acoperirea cu beton a armaturii este de 4 cm, dupa cum urmeaza: la partea inferioara a planseului de la cota ±0,00 m, la partea inferioara si superioara a planseului de peste subsol 2, la conturul exterior al peretilor de nucleu si pe ambele fete ale peretilor de subsol.

Peretii de contur (cu o grosime de 30 cm) au fost prevazuti, la rosturile de turnare, ca si la rosturile dintre radier si perete, cu elemente banda cu rol de bariera hidrofuga. 

In ceea ce priveste radierul, acesta a fost turnat in doua ploturi orizontale, fara suprapunerea rosturilor verticale dintre ploturi.

Suprastructura

Structura de rezistenta a cladirii este alcatuita din pereti de beton armat si cadre metalice. Avand in vedere ca peste 95% din forta seismica este preluata de sistemul de pereti, cadrele metalice au doar rol de a prelua sarcinile gravitationale.

Peretii din beton armat sunt grupati in trei nuclee dispuse central. S-a dorit ca grosimea peretilor din beton armat sa rezulte cat mai mica si, din acest motiv, s-a folosit un beton de clasa ridicata C40/50 cu rezistenta mare la intindere.

Pentru a obtine un surplus de rezistenta la incovoiere, precum si pentru a permite o tehnologie de lucru in care structura metalica se monteaza inaintea realizarii peretilor din beton armat, la colturile nucleelor s-au introdus profile metalice HD320, profile care sunt conectate cu o centura din grinzi metalice.

S-a avut in vedere satisfacerea unor conditii care sa confere acestor elemente o ductilitate suficienta, iar pentru structura in ansamblu sa permita dezvoltarea unui mecanism structural de disipare a energiei favorabil. Principalele masuri legate de dimensionarea si armarea pere­tilor structurali, prin care se urmareste realizarea acestei cerinte, sunt urma­toarele:

• adoptarea unor valori ale eforturilor de dimensionare care sa asi­gure, cu un grad mare de credibilitate, formarea unui mecanism structural de plastificare cat mai favorabil;

• moderarea eforturilor axiale de compresiune in elementele verticale si, mai general, limitarea dezvoltarii zonelor comprimate ale sectiunilor;

• moderarea eforturilor tangen­ti­a­le medii in beton, in vederea elimi­narii riscului ruperii betonului la eforturi unitare principale de compresiune.

Prin moderarea eforturilor tangentiale medii in beton si folosirea unei clase ridicate de beton, grosi­mea peretilor de beton armat a rezultat de 65 cm pe directia longitudinala, iar pe directia transversala de 65 cm si 80 cm.

In zonele de goluri de usi ale nucleelor sunt dispuse rigle de cuplare compozite, cu inaltimea de 80 cm si grosimi egale cu grosimea peretilor. In interiorul riglei este inglobat un profil metalic HEB500. Aceste rigle prezinta suficienta rigi­ditate pentru a conlucra cu peretii din beton armat ca niste nuclee la actiunea fortelor laterale, fapt confirmat de distributia eforturilor de intindere si compresiune in pereti la ac­tiunea seismului in sens V-E si E-V pe directie longitudinala. De asemenea, prezenta riglelor de cuplare este benefica deoarece sunt elemente suplimentare de disipare a energiei seismice.

Prin calculul eforturilor de dimensionare pentru peretii din beton armat a rezultat ca zona de disipare a energiei seismice (zona A) este distribuita pe inaltimea parterului si a etajului 1. De la etajul 2 in sus, precum si in infrastructura, se pastreaza o comportare in domeniul elastic de solicitare.

Coeficientul w (=1,5 pe directie longitudinala si 1,25 pe directie transversala) rezultat s-a calculat, conform CR2-1-1.1, ca fiind raportul intre eforturile capabile ale sectiunii si eforturile efective. Prin multiplicarea momentelor si a fortelor taie­toare cu acest factor si coeficientii k_M, k_Q se obtine dirijarea articulatiilor plastice catre baza peretilor de beton armat si se evita producerea unei cedari de tip fragil la actiunea fortei taietoare.

In cadrul acestui sistem de elemente verticale, stalpii au rolul de a sustine gravitational elementele orizontale. Fortele orizontale sunt, aproape integral, preluate de pereti. La stalpii astfel calculati este de as­teptat o comportare elastica, reali­zandu-se un calcul si o verificare in ipoteza actiunii seismului. Dimensiunile geometrice ale stalpului au rezultat in functie de nivelul de incarcare cu forta axiala atat din gruparea fundamentala cat si din cea speciala dar si din conditii tehnolo­gice (inglobarea profilelor metalice cruce de Malta necesitand un strat de aco­perire de beton mai mare). Pentru dimensionarea stalpilor s-a folosit curba de interactiune N-M ca si in cazul peretilor. Stalpii au o incarcare moderata la forta taietoare, care este preluata, in aproape toate cazurile, in proportie foarte mare, de pereti. Dimensiunile stalpilor din beton cu armatura rigida sunt de 75 cm x 75 cm, ingloband doua profile HEA500. Stalpii inclinati sunt realizati din profile tubulare cu sectiunea RHS 500 x 300 x 14,2 (20).

Grinzile principale au sectiuni IPE400, IPE500, HEA500, cu prin­deri incastrate sau articulate la capetele lor de stalpii BAR si peretii din beton armat.

Planseele de suprastructura sunt realizate in sistem compozit, unde grinzile secundare, dispuse la distante cuprinse intre 2,00 m si 3,00 m conlucreaza cu placa din beton armat, rezultand grinzi compozite. Grinzile secundare sunt executate din profile IPE240, IPE300, IPE330. Placile din beton armat au o grosime totala de 13 cm (folosindu-se o tabla cutata cu o inaltime a cutei de 2 cm si suprabetonare de 11 cm). Tabla are doar rol de cofraj pierdut.

Nucleele din beton armat din suprastructura se continua pana la nivelul fundatiilor, suplimentar in infrastructura fiind introdusi pereti, pentru a spori rigiditatea acesteia. Conform calculelor de dimensionare a peretilor, a rezultat ca anumiti pereti trebuie armati mai puternic in subsol decat la nivelul parterului pentru a putea obtine mecanismul de disipare de energie cel mai favo­rabil, astfel infrastructura ramanand in domeniul elastic pentru solicitarea seismica impusa de codul de pro­iectare P100-1-2006.

La dimensionarea structurii s-a luat in considerare posibilitatea de a devansa cu executia structurii me­talice fata de structura din beton armat. In urma calculelor a rezultat ca structura metalica poate lua un avans de doua tronsoane (4 etaje).

Ca particularitate a acestei structuri, cladirea prezinta un atrium care este „agatat“ de structura principala printr-o prindere glisanta la partea inferioara. S-a ales decuplarea stal­pilor inclinati, deoarece la actiunea seismului pe directie longitudinala, in sens V-E, prin eforturile mari, lungimea mare de flambaj a stalpului (cca. 30 m) si inexistenta unor legaturi laterale (deoarece s-a dorit obtinerea unui spatiu deschis din punct de vedere arhitectural), ar fi rezultat o sectiune foarte mare. Astfel, prin decuplarea stalpilor, in urma unui calcul de limitare a vibratiilor la actiunea vantului, a rezultat  pentru stalpi o sectiune RHS 300 x 500 x 14.2. De asemenea, din motive estetico-arhitecturale, s-a dorit ca elementele de rezistenta ale atriumului sa aiba aceeasi sectiune ceea ce conduce la o solutie usor neeconomica. Pentru limitarea vibratiilor, grinzile atriumului au fost rigidizate cu ajutorul grinzilor cu zabrele peri­metrale dispuse orizontal.

Pentru decuplarea atriumului, la baza celor 4 stalpi inclinati s-a prevazut, initial, utilizarea unor reazeme glisante pe o singura directie, care trebuiau sa permita rotirea stalpilor dupa orice directie cu ±20. Aceste dispozitive au fost montate in cadrul structurii dar din cauza unor defecte de fabricatie s-a constatat ca ele pot prelua rotiri doar pe directie longitudinala. Ca urmare a abaterilor la executie a structurii metalice a atriumului, anumiti stalpi prezentau rotiri dupa directie transversala, aceasta rotire a stalpului determinand, la randul ei, rotirea dispozitivului de rea­zem, ducand, in unele cazuri, la blocarea acestuia.

 Avand in vedere ca inlocuirea aparatelor de reazem neadecvate ar fi insemnat o intarziere a lucrarilor si implicit a termenului de finalizare a cladirii, s-a optat pentru inlocuirea acestor dispozitive, furnizate de un producator specializat, cu un sistem de rezemare care sa satisfaca aceleasi conditii de rezistenta si func­tionare. Pentru a permite miscarea libera in lungul stalpilor principali ai atriumului, a fost montata, la baza acestora, o structura de tip dublu articulat, cu blocaje laterale suplimentare.

Ca materiale de constructie s-au utilizat betoane de clase variind de la C25/30, pentru radier, la C35/45 pentru placile de subsol, pana la C40/50 in peretii nucleelor centrale. Armaturile folosite au fost confectionate din PC52, pentru armarea verticala a peretilor centrali, S500 pentru radier, placi subsol si armare orizontala pereti nuclee si SPPB pentru armarea planseelor de supra­structura.

Imbinarile uzinate ale structurii metalice s-au realizat prin sudura (categoria de acceptanta B), iar cele din santier, cu suruburi de inalta rezistenta (gr. 8,8 si 10,9). Acestea din urma s-au folosit pentru redu­cerea dimensiunilor imbinarilor, contandu-se pe rezistenta lor deosebita, nu insa si pe efectul de pretensio­nare, pretensionarea lor facandu-se la jumatate din momentul minim de pretensionare.

(Va urma)

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 91 – aprilie 2013, pag. 60

Autori:
ing. Ionel BADEA, ing. Ionel BONTEA, ing. Mihaela DUMITRASCU,
ing. Dragos MARCU, ing. Madalin COMAN – SC Popp & Asociatii SRL
ing. Tudor SAIDEL – SC Popp & Asociatii – Inginerie Geotehnica SRL
dr. ing. Mircea GALER – verificator tehnic, colaborator SC Popp & Asociatii – Inginerie Geotehnica SRL
prof. dr. ing. Anatolie MARCU – UTCB