Modernizare ansamblu hotelier Teleferic – Poiana Brasov. Consolidare generala si reconfigurare structurala a Salii de Conferinte

Proiectant: SC CERENG CONSULT SRL Brasov: ing. Marius Cretu, ing. Dinu Ionescu
Expert tehnic, Verificator: A1, A2 – ing. Ion Filitov
Consultanti: cercetator st. ing. Mihai Pachitac – INCERC Bucuresti, prof. univ. dr. ing. Szava Ioan – UTBV

Articolul de fata isi propune sa prezinte sintetic, solutiile generale de proiectare structurala concepute si aplicate la amenajarea si consolidarea Hotelului Teleferic – Poiana Brasov. Se insista, in special, asupra solutiilor de „Reconfigurare structurala a Salii de conferinte a Hotelului”.

Tema de proiectare – arhitectura si functiuni – si dorinta expresa a beneficiarului de a elimina doi stalpi din demisolul corpului A ( axe A-4/A-G si A-6/A-G), a impus gasirea unor solutii de compensare a efectului structural defavorabil al interventiei, cu pastrarea intacta a conditiilor de siguranta generala.

Scurt istoric

Cladirea Hotelului Teleferic, proiectata in anul 1968 si finalizata la inceputul anilor ’70, a fost considerata, in acea perioada, o constructie de referinta pentru Poiana Brasov. Hotelul a functionat pana dupa anii ’90, dupa care activitatea propriu-zisa de cazare si alimentatie publica a incetat, din cauza schimbarii succesive a proprietarilor.

Ansamblul hotelier este o constructie compusa din corpuri alaturate, cu regim de inaltime diferit, cu o suprafata construita de cca. 2.970 mp si aproximativ 12.000 mp suprafata desfasurata. Cele trei corpuri de cladire sunt dispuse radial si conectate printr-o zona centrala destinata receptiei si alimentatiei publice.

Proprietarul actual al ansamblului hotelier, SC TINT SRL, a intentionat sa aduca acest obiectiv la standardele actuale, prin extindere, modernizare, recompartimentare interioara, amenajare si consolidare, pentru integrarea in circuitele turistice interne si internationale.

Ansamblul cuprinde trei corpuri principale de cladiri: B si C cu functiunea de cazare si A cu functiuni complementare (receptie, restaurante, sali multifunctionale).

Structurile de rezistenta sunt, in majoritate, cadre din b.a. si / sau sistem „fagure” – zidarie portanta, in corpurile pentru cazare.

Tema de Arhitectura

Proiectul propus pastreaza functiunile existente si in principiu, dispunerea lor in cladiri, masurile de interventie avand scopul de a spori gradul de confort prin asigurarea unor conditii de cazare si servicii la standardele actuale. Astfel, majoritatea spatiilor de cazare vor fi extinse, cuplate sau restructurate.

Prin reorganizarea spatiilor de la subsol va rezulta un Centru de Conferinte, compus din sali cu diferite capacitati, care sa permita diferite tipuri de activitati.

Intreaga cladire a fost supusa unor ample lucrari de refacere, prin interventii la elementele structurale si nestructurale, finisaje interioare si exterioare, inlocuire tamplarii interioare si exterioare, remodelare sarpanta si invelitoare, amenajari exterioare etc.

Solutiile structurale proiectate, cu focalizare pe zona Salii de Conferinte

Modificarile solicitate prin tema de proiectare au facut ca, in medie, la fiecare 30 mp, pe intreaga suprafata desfasurata de 12.000 mp, sa fie necesare interventii structurale.

In corpurile de cazare: la fiecare nivel, s-au practicat goluri in peretii portanti existenti pentru acces marit intre camere; volumul construit a crescut prin mutarea unor fatade catre exterior, in consola; partiurile s-au marit, prin iesiri cu volum in consola; sarpantele s-au reconfigurat; in compensari, s-au introdus rigle metalice preincovoiate, pentru preluari gravitationale iar pentru forte orizontale, s-a sporit capacitatea de preluare a fortei taietoare a peretilor, prin camasuirea lor cu beton armat.

In corpul A: a existat aceeasi densitate a interventiilor la structura.

Lucrarea prezentata isi propune sa evidentieze interventia prin care s-au eliminat doi stalpi centrali – ax A-G/A-4 si A-G/A-6 (fig. 1, 2, 3), la demisolul cladirii, acolo unde s-a dorit transformarea spatiului in Sala de Conferinte.

Conceptul-proiect

Pe langa asigurarea deschiderii libere a spatiului, structurile noi compensatoare trebuiau sa raspunda urmatoarelor deziderate principale:

• sa ofere structurii din beton, in nodurile unde se facea eliminarea stalpilor, eforturi sectionale echivalente celor existente in stalpii demolabili, imediat sub nod; efortul sectional principal care trebuia asigurat era cel axial, corespunzator actiunilor pe structura existenta la momentul interventiei;
• sa ofere o rigiditate la incovoiere generala a planseului cat mai apropiata de situatia existenta si cat mai convenabila in exploatare;
• iar daca, in raport cu starea de incarcare de pana la momentul interventiei, introducerea unei reactiuni echivalente cat mai apropiate de realitate se putea face relativ satisfacator, controlul comportarii planseului existent in conlucrare cu structurile nou introduse, pentru actiunile ulterioare interventiei (greutatea pardoselilor noi, incarcarea utila variabila – oameni si mobilier) a fost problema cea mai grea de analiza statica/rezistenta si de controlul executiei.

Descrierea sintetica a solutiei de interventie

Structurile compensatoare concepute (fig. 2, 8) au fost reprezentate de cate doua cadre metalice portal, cu o singura deschidere, pentru fiecare stalp suprimat; cadrele au fost descarcate pe fundatii din beton armat izolate, libere sau intersectate cu fundatii existente sau chiar pe fundatiile existente; cadrele s-au legat intre ele si cu structura existenta de beton, prin conectarea acestora la elementele cadrelor din beton in plan orizontal, pe doua directii. In axul stalpului suprimat, pe o traversa intre riglele cadrelor, s-a asezat un „ansamblu cric” (fig. 5, 6) prin care s-a facut introducerea fortei / deplasarii dorite si preluarea nodului planseului de beton, in sectiunea rezultata dupa taierea stalpului.

Etapele tehnologice au fost descrise in variantele de proiect predate si s-au rafinat si adaptat, prin asistenta si decizii la executie.

In vederea monitorizarii cat mai precise a sarcinii axiale preluate de cele doua subsansambluri de cadre (traverse metalice + rigla), au fost concepute, realizate si calibrate metrologic doua ansambluri de tip cric.

In principiu, sarcina preconizata de proiectantii de specialitate a fost de maximum 400 KN, insa, pentru a respecta prescriptiile de proiectare (Organe de masini), s-a operat, ca valori de calcul, cu 500 KN.

Elementele principale ale acestor ansambluri tip cric au fost: un surub de forta M70x4,3 (cu o lungime totala de 177 mm), o piulita fixa (cu un diametru exterior de 100 mm si inaltime de 50 mm, fixata direct, la baza, de traversa, prin sudare), o piulita mobila (cu un diametru exterior de 100 mm si inaltime de 63 mm, actionata ulterior manual prin intermediul unei chei tip stea), care are la partea superioara corpul de sustinere cilindric – bucsa in / pe care s-a asezat doza electro-tensometrica (fig. 5, 6).

Etalonarea dozelor electro-tensometrice s-a facut cu un traductor de forta etalon clasa 0,1 – de catre un laborator acreditat RENAR. Etalonarea consta din cate trei seturi de 4 cicluri complete de incarcare – descarcare. Dupa fiecare ciclu complet, subansamblul (doza electro-tensometrica si traductor de forta etalon) a fost rotit cu 120°, iar prelucrarea statistica a datelor obtinute a permis trasarea curbelor propriu-zise de etalonare pentru fiecare doza in parte, precum si calculul coeficientilor de regresie necesari analizei datelor monitorizate in timpul inlocuirii celor doi stalpi din beton.

Traseul de masurare (acelasi ca si in timpul procesului de etalonare) era format dintr-o placa de achizitie a datelor National Instruments, seria 6000, o punte tensometrica ESA cu 8 canale, productie SUA, precum si un laptop. Rata esantionarii (deci a achizitiei datelor) era de 0,5 s.

Aceste sisteme de monitorizare electro-tensometrice au fost completate cu o serie de ceasuri comparatoare mecanice.

Date privitoare la calculul fortelor, al eforturilor si deplasarilor

In cadrul interventiei, deformatiile realizate, intr-o prima faza, la grinzile metalice (coborare) in axul A-6, au fost de 19,73 mm si de 1,12 mm la planseul de beton (ridicare). Deformatiile in cadrul metalic corespund unei forte de cca. 430 KN in sistemul de cric.

La aceasta forta deformatia planseului de beton rezultata din calcul este mai mare decat cea efectiv obtinuta in teren, fapt care duce la concluzia ca rigiditatea reala a planseului de beton este mai mare decat rigiditatea considerata prin calcul. Date fiind acestea, s-au refacut modelele de calcul cu rigiditatea betonului marita corespunzator si s-a redus incarcarea din sistemul cric, intr-o etapa ulterioara, pana la cca 300 KN, deformatiile fiind de 14,78 mm la cadrul metalic (coborare) si de 0,47 mm la planseul din beton (ridicare). Aceasta deformatie corespunde unei forte de 275 KN.

In axul A-4 s-a confirmat aceeasi comportare – cu rigiditate mare a planseului de beton, deformatiile realizate fiind de 14,33 mm (coborare) la cadrul metalic si de 0,92 mm (ridicare) la planseul de beton. In aceste conditii forta rezultata a fost de 290 KN.

Cu aceste valori de forte introduse, eforturile sectionale din elementele din beton armat sunt cele estimate prin calcul. Aceste valori, impreuna cu valorile suplimentare ce vor rezulta din incarcarea ulterioara a planseului, se inscriu in valorile de eforturi capabile. Sporul de incarcare ce va fi transmis prin ansamblul cric-distantieri va putea fi preluat de acest ansamblu si de cadrele metalice.

Analiza statica

Diagramele au rezultat din ipoteze distincte, din combinatii, dar si din suprapunere de efecte cu valori preluate din cele trei sisteme statice in parte, prin insumare algebrica. Situatia inainte de interventie (diagrame M-kNm si N-kN) este prezentata in diagrama 1.

Nota: Situatia de mai sus nu este reala (aceste incarcari s-au aplicat dupa eliminarea stalpilor si schimbarea sistemului static) dar serveste la constituirea situatiei de referinta si comparatie cu cea finala.

Situatia dupa eliminarea stalpilor si momentul introducerii fortelor echivalente (diagrame M-kNm si N-kN) este prezentata in diagrama 2.

Situatia de conlucrare a cadrelor b.a. + cadre metalice (diagrame M-kNm si N-kN) – fara forta echivalenta din ansamblul cric (situatie nereala, necesara insa pentru compunerea celei finale) este prezentata in diagrama 3. Diagrama de momente in cadrul de b.a. in situatia finala (in exploatare) si comparatie cu situatia initiala si cea a momentelor capabile este prezentata in diagrama 4.

Executia

Pregatirea componentelor specifice

Conform proiectului, s-au executat, uzinat, componentele metalice ale cadrelor portal, in tronsonari care sa faca posibila manevrarea componentelor; s-au uzinat si componente ale capisonului fund de nod cadru beton, care s-a asamblat prin sudura la pozitie.

Pentru sistemul de introducere si control forte [#] s-au fabricat tije surub M70, piulite, bucse, saibe multiple de reducere a frecarii, chei stea actionate prin tevi; piesa sensibila a pachetului a fost realizarea dozelor tensiometrice cu cate doua punti fiecare si a calotei interfata cu intradosul capisonului de nod (dozele au fost testate si etalonate in laborator; tot in laborator s-a exersat posibilitatea de introducere a fortelor cu ansamblul cric (fig. 5, 6). S-au asigurat ceasuri microcomparatoare cu accesoriile aferente.

Etapele de executie a interventiei

S-a efectuat urmatoarea etapizare a operatiunilor tehnologice:

– Realizare fundatii / – Montaj sistem de popire sub fiecare grinda care intra in nod (fig. 4) / – Montaj cadre metalice / – Montaj ceasuri microcomparatoare, care masoara deformatiile la extradosul planseului din beton (fig. 7) / – Taiere stalpi (fig. 3) / – Montaj traversa intre cadrele metalice / – Realizare capitel-capison sub nod / – Montaj ceasuri microcomparatoare care masoara deformatiile cadrelor metalice (fig. 4) / – Íntroducere sistem cu surub-cric si doze captare de forta (fig. 6) / – Introducere forte, la inceput cu cicluri incarcari / descarcari, pentru consumarea deformatiilor din jocuri, striviri materiale (fig. 6) / – Masuratori / – Masuratori din teste (sub incarcari).

Instrumentari ale procesului si testari efectuate

• Interventia propusa trebuia sa raspunda dezideratelor mentionate anterior; cele doua structuri – cea existenta de b.a. lipsita de cei doi stalpi si cea metalica nou introdusa – au fost descarcate/respectiv incarcate si aduse in stare de conlucrare; starea de eforturi/deformatii in cele doua structuri trebuia sa fie controlata iar, dupa incheierea etapei de interventie, structurile sa ramana pregatite pentru a prelua actiunile/incarcarile aplicabile ulterior, la Parter.
• Ca in orice problema inginereasca, in partea de concept/studiu/proiectare se opereaza cu valori ipotetice, care definesc materialele (fizico – mecanice, elastice), caracteristicile geometrice, actiunile si coeficientii incarcarii; evaluarea raspunsului, prin testarile efectuate in pasi, trebuia sa confirme valorile preliminare sau sa determine corectiile necesare pentru controlul operatiunilor.
• Prima valoare care trebuia tinuta sub control a fost cea a deplasarii verticale aferente fiecarui nod de b.a. (referirea este strict la planseul de b.a.); in faza de interventie si la terminarea acesteia, amplitudinea variatiei deplasarii verticale – in sus sau in jos fata de situatia initiala – era de ordinul a 1,4 mm ÷ 2,7 mm (citirile pe microcomparatoare M1 si M3 aveau sensibilitati de sutimi de mm).
• A doua valoare care trebuia controlata a fost cea a deplasarii verticale aferente fiecarui nod de cadru portal metalic; in faza de interventie si la terminarea acesteia, deplasarea verticala indusa, cu cicluri de incarcare/descarcare, era de ordinul a 10 mm ÷ 20 mm (citirile pe microcomparatoare M2 si M4 aveau sensibilitati de sutimi de mm).
• A treia valoare care trebuia controlata era efortul axial dezvoltat in tija surub, pentru fiecare dintre cele doua noduri, prin puntile montate pe dozele tensiometrice si traductoarele de forta. Acest mod de control era cel mai dificil, avand in vedere dificultatea de a realiza paralelismul intradosului capison – talpa traversa si de asemenea, posibilele excentricitati aditionale de contact; prin interpretari ale citirilor s-au putut face corelari si confirmari cu masuratorile deplasarii, cele care au fost determinante in realizarea interventiei.
• La fiecare dintre noduri, introducerea fortei in sistem s-a facut cu incarcare / descarcare, astfel incat s-a produs consumarea deformatiilor / deplasarilor parazite, inelastice si necontrolabile. Primul nod asupra caruia s-a intervenit a fost cel din axul A6. Dupa prima zi, structura si sistemul au ramas in sarcina; pe baza valorilor citite s-a facut interpretarea si reluarea analizei statice de birou – rationamente si calcul. Dupa 48 de ore – citirea la revenire nearatand nicio schimbare a parametrilor urmariti – s-a redus forta din sistem la valorea optimizata rezultata din analiza feedback.
• Pentru valorificarea completa a informatiilor in situ, care se puteau obtine cu instrumentele instalate la fiecare dintre noduri, s-a facut incarcarea controlata (folosind personal din executie, cantarit in prealabil si dispus in suprafata aferenta nodului testat (fig. 6); acest test urmarea punerea in relatie a unei incarcari masurate cu efectul ei – eforturi / deformatii, asupra structurii in noua configuratie.

Asigurarea structurii si inchiderea fazei de executie

Asigurarea intregului sistem, la fiecare nod, se face prin dispunerea a 4 popici cu impanare usoara in grinzile din beton armat in apropierea nodurilor si prin montajul unor traverse care sa fixeze lateral cadrele metalice si sa le conecteze la saiba planseu, urmand ca, dupa ce aceste operatiuni sunt executate, sa se elimine esafodajul si sa se demoleze complet stalpii (fig. 8).

Propuneri de urmarire a comportarii in timp

In masura in care va fi posibil: pastrarea accesoriilor comparatoarelor M1 si M3 (ele fiind recuperate) si remontarea lor pe perioada realizarii noii pardoseli – pe campurile aferente nodurilor A-4/A-G si A-6/A-G.

Masuratorile din aceasta faza au rolul de a oferi informatii legate de modul de raspuns al structurii sub incarcari post interventie.

Concluzii

Se poate concluziona ca rigiditatea planseului de b.a. este mult mai mare decat cea considerata in calcul (material, configuratie statica, caracteristici sectionale, legaturi). Dupa interventie, planseul peste demisol, in conlucrare cu cadrele portal introduse, desi este mai elastic fata de situatia initiala pentru actiunile ce se vor aplica ulterior interventiei, dispune de suficienta rigiditate si capacitate portanta. La incarcarile care se vor aplica ulterior pe planseu este de asteptat ca cele doua substructuri sa participe impreuna la preluarea acestora, lucru confirmat si de testele efectuate.

Fortele introduse s-au controlat pe baza deformatiilor cadrelor metalice, ele corespunzand valorilor determinate prin calcul.

Prin proiectul predat, prin executia realizata, prin testarile efectuate, prin certificarile de materiale si componente, prin asistarea executiei cu ajutorul instrumentelor de masura, prin analizele, reluarile prin calcul si interpretari ingineresti, atestam starea de siguranta a ansamblului planseu beton – cadre metalice, in urma interventiei structurale.

Lucrarile executate pe baza detaliilor proiectului de structura s-au inscris in costurile estimate la faza de Expertiza tehnica, respectiv 30-35 euro pe metru patrat arie desfasurata. 

(Din AICPS Review nr. 1-2/2017) 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 147 – mai 2018, pag. 60