GORDIAS: Reconversia unui depozit intr-un spatiu pentru productie si birouri

Lucrarea de fata descrie solutiile tehnice adoptate pentru modificarea functiunii depozitului 410 in spatiu pentru productie – Pirelli 410 Motor Sport.

Parte a unui complex industrial, depozitul, cu o suprafata de peste 16.000 m2, este alcatuit din 8 travei de 12 m fiecare si 7 deschideri de 24 m. Structura acoperisului este alcatuita din ferme metalice principale si secundare pe doua directii. Fermele principale sunt grinzi cu zabrele din otel cu deschiderea de 24 m, iar cele secundare indeplinesc rol de pane, fiind, de asemenea, grinzi cu zabrele, cu deschidere de 12 m, dispuse la un pas de 4 m. Stalpii halei sunt din beton armat prefabricat, incastrati in fundatii izolate de tip pahar.

Prin schimbarea destinatiei cladirii s-a modificat si regimul de incarcare, ceea ce a impus consolidari ale structurii existente, respectiv proiectarea si executia unor structuri si compartimentari interioare noi, in vederea adaptarii la procesul tehnologic, precum si pentru sustinerea incarcarilor tehnologice suplimentare.

Procesul de transformare a necesitat o interventie etapizata, incepand cu inlocuirea invelitorii vechi, consolidarea elementelor structurale existente pe zone de incarcari distincte si continuand cu proiectarea tuturor anexelor si a platformelor / structurilor destinate echipamentelor tehnologice necesare noii activitati de productie.

De asemenea, reconversia a inclus si realizarea unei structuri interioare de birouri si a unei pasarele suspendate care sa asigure accesul intre zona de birouri, meeting room si zona de productie.

Printr-un proces amplu de reconversie hala initiala 410 a fost impartita in 3 compartimente distincte cu functiunile de hala de productie (6.943 m2) si depozit nou de anvelope (2.618 m2), spatiul pentru depozitul existent 410 micsorandu-se corespunzator.

Intre cele 3 compartimente de incendiu astfel obtinute s-au prevazut pereti AF REI 180’.

Structura Halei 410 a fost executata in anul 2006, din stalpi de beton armat prefabricati si acoperis pe structura metalica – ferme transversale si longitudinale din grinzi cu zabrele, prinse articulat la capatul stalpilor. Inchiderile initiale s-au realizat din casete structurale metalice, termoizolate cu vata minerala bazaltica pe 2 laturi (axele A si 1) si prefabricate din beton armat pe axul 9, spre Hala 105 cu rezistenta la foc REI 180’. Invelitoarea initiala era din tabla cutata cu rol de suport al termo- si/sau hidroizolatiei. Structura halei existente s-a pastrat si au fost implementate masurile de consolidare propuse in raportul de expertiza tehnica a structurii. Stalpii sunt din beton armat prefabricat, cu sectiunea de 500 mm x 500 mm si sustin acoperisul metalic format din ferme principale cu deschidere de 24 m si secundare  de 12 m. Fermele secundare au rol de suport al invelitorii din tabla cutata si sunt dispuse la un pas de 4,0 m.

Modificarea partiala a destinatiei cladirii, din depozit in spatiu de productie, a impus, intr-o prima faza, recompartimentarea spatiului existent cu pereti rezistenti la foc (fig. 1), care sa depaseasca cu minimum 1 m nivelul acoperisului, si proiectarea anexelor necesare reconversiei: structuri de sustinere conducte, canal de prese, platforme interioare de sustinere si exterioare pentru centrale de tratare a aerului (CTA) – amplasate la nivelul acoperisului, luminatoare si trape de fum, structuri particulare pentru zona de birouri, pasarela suspendata, care sa asigure accesul intre zona de birouri si sala de sedinte si in acelasi timp, sa permita o privire de ansamblu asupra zonei de productie.

Suplimentar acestora, conform informatiilor culese, structura existenta a suferit unele degradari locale, in urma unor incarcari extreme datorate acumularilor de zapada din iarna anului 2013.

Obiectivul principal al echipei de proiect a fost implementarea transformarilor necesare si proiectarea solutiilor de consolidare a elementelor structurale, in vederea adaptarii structurii cladirii existente la noile functiuni si incarcarile suplimentare rezultate din procesul tehnologic.

Hala de productie MotoSport (MS) contine toate masinile si echipamentele specifice procesului de fabricare a anvelopelor, o zona de laboratoare pentru teste si incercari, o zona pentru mentenanta utilajelor, birouri pentru personalul implicat in productie, grupuri sanitare, si are suprafata construita de 6.943,00 m². Inaltimea libera interioara a acestei hale este de 8,30 m, iar inaltimea exterioara a aticului, de 11,70 m.

Depozitul de anvelope MS adaposteste produsele finite si o zona de rebuturi. Acest depozit constituie un compartiment de incendiu individual.

Depozitul a pastrat elementele structurale existente, implementandu-se masurile de consolidare specificate in raportul de expertiza tehnica.

Cladirea anexa a aparut din necesitatea suplimentarii instalatiilor existente, pentru a sustine activitatea de productie si contine camerele cu posturi trafo si tablouri electrice, precum si camera de pompe. Cladirea s-a construit cu o structura din cadre de beton armat, planseu din beton armat si inchideri din zidarie de BCA.

In cele ce urmeaza se vor prezenta sintetic lucrarile de interventie efectuate in procesul de reconversie si transformare.

Interventii de consolidare

In vederea stabilirii interventiilor necesare, structura a fost modelata 3D si analizata in programul de calcul ConSteel, respectand geometria si caracteristicile sectiunilor, conform documentatiei originale, aplicand incarcarile rezultate din noul proces de exploatare. Fata de incarcarile initiale (regim de depozit cu incarcari permanente + tehnologice + climatice + seismice), au aparut suplimentar incarcari tehnologice locale si de suprafata, avand ca rezultat si cresterea incarcarilor seismice.

Sectiunea relativ redusa a stalpilor din beton, cu inaltimea de 9,0 m, a avut drept consecinta deformatii orizontale peste limitele admise. De aceea, s-a dovedit necesara refacerea sistemului de contravantuiri la colturile structurii si a 12 stalpi (fig. 2b).

Ca efect al incarcarilor modificate pe toata suprafata, dar si al unor degradari locale identificate, a fost necesara consolidarea fermelor de acoperis. In functie de regimul de incarcare, s-au aplicat trei tipuri de consolidari (fig. 2a). Au fost consolidate fermele campului curent (consolidare tip 1) pentru incarcarile corespunzatoare procesului tehnologic. Suplimentar acestor incarcari, in zona platformei CTA, care genereaza aglomerare de zapada pe zona de influenta, s-a aplicat consolidare la incarcari distribuite triunghiular (consolidare tip 2). Zona de deasupra pasarelelor de acces la sala de sedinte a capatat o consolidare aparte (consolidare tip 3) in vederea suspendarii pasarelei de fermele din acea zona. Consolidarea a constat din adaugarea unor platbande suplimentare la talpile inferioara si superioara, respectiv dublarea unor montanti si intarirea imbinarilor (fig. 3).

O alta serie de interventii au fost necesare din cauza carentelor proiectului initial. Au fost identificate multe detalii cu prinderi foarte excentrice in noduri, atat la contravantuirile din pereti (fig. 5), cat si la fermele de acoperis, care aveau intersectii de bare in afara nodurilor sau gusee cu dimensiuni sau forme total neconvetionale, ce puneau sub semnul intrebarii transmiterea in siguranta a eforturilor intre elementele structurale. Unele detalii purtau vizibil semnele unor suprasolicitari produse de zapezile extreme din anul 2013 (fig. 4). Sub efectul acestora s-au produs deformatii remanente, atat in elementele structurale, cat si deformatii locale in zona reazemului tablelor de suport al invelitorii.

Interventiile au vizat reducerea sau eliminarea, pe cat posibil, a excentricitatilor, consolidarea locala a detaliilor si inlocuirea elementelor degradate (tablele de invelitoare au fost inlocuite in totalitate pe zona de interventie).

S-au efectuat sondaje pentru confirmarea dimensiunilor din detaliile de executie si verificari ale fundatiilor existente la regimul de incarcare modificat. La fundarea initiala s-a indepartat stratul argilos cu o capacitate mai redusa pana la adancimea de 4 m. In locul lui s-a turnat beton de egalizare. Fundarea facandu-se pe stratul de pietris, a rezultat ca nu sunt necesare interventii de consolidare a fundatiilor existente.

Recompartimentare cu pereti rezistenti la foc 180 minute

Asa cum se arata in figura 1.b, suprafata halei existente necesita o recompartimentare. Fiind vorba de suprafete mari si de compartimente cu functiuni diferite, a fost necesara prevederea unor pereti rezistenti la foc timp de 180 min. Situatia se complica si mai mult, din cauza inaltimii libere mari a acestor pereti (11,70 m), posibilitatea de rezemare pe inaltime a stalpilor de sustinere fiind limitate. Solutia cu perete de zidarie intarit cu centuri si stalpisori reprezenta o solutie tehnologica lenta, necesitand executia unor stalpi cu fundatii mari, in acelasi timp, comportamentul sub efectul actiunilor seismice nefiind tocmai favorabil, inducand incarcari orizontale mari in structura existenta, din cauza masei proprii consistente. In final s-a decis aplicarea solutiilor usoare cu stalpi metalici, avand prinderi pendulare la partea superioara (stalpul nu se incarca cu actiuni verticale provenite din ferme) si protejarea la actiunea focului cu 3 straturi de gips-carton, ceea ce asigura protectia la foc al structurii.

Amplasarea canalului de prese si a camerei preselor

Amplasarea canalului si a camerei preselor a fost una dintre cele mai sensibile probleme de rezolvat. Canalul de prese se termina intr-o cuva, a carei cota superioara la nivelul radierului se situa la nivelul de -6,05 m. Din cauza dimensiunilor mari, cuva PIT putea fi geometric amplasata numai foarte aproape de stalpii structurii. Aceasta determina executia sapaturilor mult sub nivelul talpii fundatiilor, ceea ce a impus protejarea fundatiilor existente prin piloti secanti sprijiniti (fig. 6.b si 6.c). Deasupra canalului preselor trebuia amplasata o structura interioara, ce formeaza camera preselor, astfel incat sa permita accesul pentru mentenanta la cate o presa. Deasupra camerei cu prese, in exteriorul acoperisului, a fost prevazuta o platforma CTA de 24 m x 48 m, care descarca in 6 puncte de rezemare pe stalpii din zona camerei preselor (Fig. 6.e). Aceasta zona a fost dominata de incarcarile tehnologice mari si aglomerarea de zapada creata de platforma CTA amplasata pe acoperis. Cei 6 stalpi afectati de incarcarile provenite din platforma CTA au fost transformati in stalpi cu sectiune mixta otel-beton, la care sectiunile SHS amplasate razant la sectiunea stalpului din beton solidarizati cu placute si profile U – ambele lipite de suprafata betonului cu rasini epoxidice Sikadur, asigura si o confinare a sectiunii stalpului de beton.

Hala de productie MS si spatiile de birouri

Hala de productie MotoSport (MS) contine toate masinile si echipamentele specifice procesului de fabricare a anvelopelor, cu o zona de laboratoare pentru teste si incercari, zona speciala pentru mentenanta utilajelor si birourile personalului implicat in productie. In cazul spatiilor reduse, crearea acestor zone insemna delimitarea prin pereti sau prevederea unor structuri interioare independente simple.

Adevarata provocare, insa, a reprezentat-o zona de birouri, din cauza detaliilor total neconventionale si a calitatii finisajelor utilizate. Scara de acces a fost conceputa integral din sticla laminata, treptele fiind incastrate in peretele structurii birourilor. Capatul liber al treptelor era legat de un parapet din sticla, insa fara rol de sustinere (fig. 7). Si sala de sedinte s-a prevazut cu suprafata laterala integrala din sticla transparenta, care poate deveni, la nevoie, suprafata opaca. Situatia particulara a fost generata de modul de amplasare a salii de sedinte: cu o suprafata de 9 m x 6,55 m – pe directia laturii lungi, acesta plutea in consola, capat la care rezema pasarela de acces dinspre birouri, formand o lungime mai mare de 20 m fara nici un stalp de sustinere (fig. 8, 9), si creand, astfel, puntea de legatura intre sala de sedinte si zona de birouri.

Sala de sedinte s-a executat cu structura proprie independenta in consola. Spatiul in consola a capatat planseu usor uscat, zona in care s-a incastrat, in schimb, s-a realizat cu planseu din beton armat. Pentru a evita dispunerea stalpilor, scarile si coridoarele de acces s-au realizat prin incastrarea in structura peretelui birourilor rotunde, rezultand, astfel, un spatiu liber foarte generos. In vederea asigurarii traversarii de la zona de birouri la sala de sedinte, pasarela de acces s-a conceput cu o structura independenta de structura birourilor si a salii de sedinte. Structura pasarelei s-a suspendat de acoperisul cladirii existente, prin intermediul unei ferme speciale, proiectata astfel incat sa poata sustine consolele excentrice ale pasarelei. Capetele pasarelei sunt conectate cu prinderi movibile, astfel incat sub efectul incarcarii zapezii pe acoperis, deformatiile pasarelei suspendate sa fie posibil de preluat, fara afectarea suprafetelor de sticla ce sustin utilizatorii.

La proiectarea ansamblului „sala de sedinte – pasarela suspendata”, a fost decisiva verificarea la vibratii sub efectul incarcarilor variabile si a incarcarilor dinamice induse de utilizatori. Dupa cum se observa in figura 11, structurile componente produc vibratii verticale la frecvente foarte joase. Vibratiile la nivelul structurii salii de sedinta, in cele mai defavorabile situatii de incarcare, au fost foarte aproape de 5 Hz. In schimb, forma elementului de sustinere a pasarelei producea, si in conditii de rezemare ideale, o vibratie in plan vertical in jurul valorii de 2 Hz. De aceea, in solutia finala, s-a suspendat capatul consolei pasarelei cu un tirant de sustinere, crescand astfel frecventa de vibratie, peste limita critica de 5 Hz.

Concluzii

In lucrare au fost prezentate, intr-o forma foarte sintetica, provocarile ingineresti cu care s-a confruntat echipa de proiect, pe parcursul reconversiei unui depozit existent intr-un spatiu de productie. Complexitatea lucrarii si solutiile adoptate au necesitat un spirit sustinut de inovare si creativitate inginereasca, care doar partial au putut fi reflectate in aceasta scurta descriere. Fiind vorba de o cladire cu functiuni predominant tehnologice, definirea spatiilor se subordoneaza proceselor industriale si modului lor de desfasurare. Avand in vedere ca prin reconversia unei cladiri existente spatiile sunt deja definite, procesul de transformare a creat inginerului proiectant de structuri situatii dificile de tratat si delicate de calculat. Diferitele solutii de consolidare au fost necesare pentru a transforma elementele structurii existente la nivelul crescut al incarcarilor, atat rezultate din procesul tehnologic, cat si prin formele arhitecturale concepute. Articolul prezinta doar cateva din structurile proiectate pentru a servi intreg procesul tehnologic, insa au existat numeroase alte detalii ce au necesitat abordare inginereasca, care in sine ar merita analizate individual si prezentate. Suportul de conducte, sau coridorul de legatura, care pareau aparent structuri absolut obisnuite, au generat situatii complexe prin amplasarea lor intr-o cladire existenta. Multitudinea de instalatii necesita o analiza foarte atenta, deoarece modul lor de prindere pe structura influenteaza distributia incarcarilor, ce poate diferi, in mod esential, fata de o distributie pur aritmetica punctuala sau uniforma. Avand in vedere intensitatea unora dintre actiunile ce rezulta din procesul tehnologic, la proiectarea structurilor si a consolidarilor trebuie avuta in vedere modelarea situatiei cat mai apropiat de realitate. Ca orice proiect complex, parcursul a fost presarat cu senzatii de agonie si extaz. Dar multumita dedicatiei si implicarii de care echipa de proiect a dat dovada, rezultatul final il putem declara unul de succes.

Multumiri

Doresc sa multumesc intreg colectivului tanar de ingineri ai biroului de proiectare Gordias pentru eforturile supraomenesti depuse in momentele cele mai dificile ale proiectului. Mentionez in mod expres numele inginerilor Zakariás Botond, Czirják Szabolcs, András Gurzó, Andra Pocola.

De asemenea, vreau sa multumesc colectivului de arhitecti ai biroului de proiectare Atelier Cetrei, pentru precizia si minutiozitatea cu care si-au indeplinit sarcinile de proiect. Ne-au fost de foarte mare ajutor sa transformam momentele de agonie in extaz. Mentionez in mod expres numele arhitectilor Anamaria Moldovan si  Florin Lazar.

Nu in ultimul rand, doresc sa multumesc colectivului de ingineri ai firmei Con-A, pentru suportul acordat in corelarea situatiilor de santier cu detaliile din proiect.

In mod expres multumesc directorului general Con-A, ing. Sorin Cristea, pentru increderea pe care ne-a acordat-o si sansa pe care ne-a oferit-o prin incredintarea acestei lucrari. 

Autori:
Zs. NAGY,
B. ZAKARIÁS,
A. GURZÓ,
Sz. CZIRJÁK,
A. POCOLA – SC GORDIAS SRL, Cluj-Napoca 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 155 – ianuarie-februarie 2019, pag. 28