POPP&ASOCIATII: Utilizarea planseelor post-tensionate pentru cladiri multietajate – cladire de birouri Unirii View, Bucuresti

Subiectul prezentului articol il constituie particularitatile de proiectare a plaseelor post-tensionate aparute in proiectarea cladirii de birouri Unirii View. Beneficiarul investitiei este UNIRII VIEW S.R.L. In anul 2016, firma Popp & Asociatii S.R.L. a realizat proiectul de rezistenta.

Proiectantul trebuie ca, prin sistemele structurale alese, sa obtina o conformare si alcatuire optima a structurii de rezistenta, ajungand astfel la un pret minim ce trebuie platit de catre investitor pentru aceasta componenta de baza a unui imobil, in conditiile mentinerii unui nivel de siguranta ridicat.

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 de beton armat, cu o greutate mare a acesteia, ce trebuie transmisa terenului de fundare, fie o structura metalica, cu o greutate mai mica decat cea a structurii de beton, dar cu un pret mai ridicat.

In cazul cladirii de birouri Unirii View, cu regim de inaltime 3S+P+17E+Eth, situata in B-dul Corneliu Coposu nr. 6-8, sector 3, Bucuresti, principalul obiectiv al beneficiarului a fost obtinerea unui cost minim al investitiei si predarea la termen a cladirii catre chiriasi. In aceste conditii, a rezultat ca solutia optima de realizare a structurii de rezistenta este aceea care se poate combina cu un cost redus al elementelor de beton armat in suprastructura.

Avand in vedere cerintele arhitecturale si functionale care au impus realizarea unor deschideri de cca. 12,00 m pentru o inaltime de nivel de doar 3,70 m, s-a optat pentru utilizarea solutiei de plansee post-tensionate, solutie ce permite reducerea semnificativa a grosimii planseului si eliminarea grinzilor interioare.

DESCRIERE GENERALA

Cladirea de birouri Unirii View este amplasata pe un teren cu suprafata totala de cca. 2.500 m2. Amprenta la sol a cladirii este 2.028 m2.

Suprateran, cladirea are o suprafata construita desfasurata de 20.215 m2, iar suprafata construita desfasurata a infrastructurii este de 6.000 m2.

Inaltimea supraterana a constructiei este de 72,65 m (19 niveluri – P+17E+Eth), iar cea subterana, de 12,35 m (3 niveluri), masurata de la cota inferioara a radierului pana la placa de peste subsolul 1.

ASPECTE DE PROIECTARE A INFRASTRUCTURII

Infrastructura este formata din sistemul de fundatii (radier pilotat, pereti mulati si barete), peretii si planseele celor trei subsoluri.

In infrastructura au fost introdusi pereti din beton armat suplimentar fata de suprastructura pentru o crestere a rigiditatii de ansamblu. Peretii suplimentari cu grosimi de 40 cm si 60 cm au fost introdusi in zonele tehnice, zona adapost de aparare civila si rezervoare.

Pe perimetrul infrastructurii, conectat de peretele mulat a fost prevazut un perete din beton armat de 30 cm grosime.

Suplimentar fata de peretii suprastructurii sunt prevazuti pereti si stalpi pentru a prelua si transfera la teren incarcarea provenita din zonele fara corespondenta in suprastructura.

Planseele cu rol sunt realizate in urmatoarea solutie:

• Planseul de peste subsolul 1 este realizat dintr-o dala de beton armat de 25 cm grosime cu capiteluri din beton armat de 35 cm grosime in zona cu suprastructura si o dala de 40 cm in restul zonelor;
• Planseele de peste subsolul 2 si peste subsolul 3 sunt realizate din dale de 25 cm grosime cu capiteluri din beton armat de 35 cm in zona cu suprastructura si o dala groasa de 30 cm din beton armat precomprimat cu armatura post-intinsa si cu capiteluri din beton armat de 40 cm in restul zonelor.

Rampele auto din subsolul 1 si subsolul 2 au rol de sprijinire orizontala pentru peretele mulat.

ASPECTE DE PROIECTARE A SUPRASTRUCTURII

Structura de rezistenta este formata din pereti structurali din beton armat pe ambele directii si cadre perimetrale, la interior peretii formeaza doua sectiuni de tip nucleu, iar pe fatada stalpii si grinzile formeaza un tub perforat.

Grosimea peretilor de fatada este de 60 cm si a celor din nuclee de 70 cm, 60 cm si 55 cm.

Circulatiile pe verticala se realizeaza prin intermediul a doua scari si a sase lifturi plus un lift de interventie.

Pentru planseele suprastructurii s-au considerat, in functie de functiuni si de incarcari, doua solutii, astfel: structura de rezistenta a planseelor este realizata dintr-o placa de beton armat precomprimat de 26 cm grosime, ce reazema pe cadrul de fatada si pe peretii nucleelor, respectiv planseu clasic cu placa de 15 cm grosime in zonele cu deschideri medii.

Cadrul de fatada si nucleele interioare din beton armat reprezinta structura de rezistenta pentru preluarea incarcarilor orizontale si verticale.

DESCRIEREA SOLUTIEI DE PLANSEE UTILIZATA IN SUPRASTRUCTURA

Avand in vedere ca planseele reprezinta un procent semnificativ din sursa de masa seismica a unei structuri, reducerea masei acestora prezinta avantaje deosebite pentru structura de rezistenta a cladirii.

Cerintele arhitecturale, functionale dar si cele din partea beneficiarului au impus realizarea planseelor in solutie de tip dala de beton armat in zonele cu functiune de birouri, zone cu deschideri de 11,30 m … 11,60 m.

Grosimea mare a acestora influenta in mod negativ structura principala de rezistenta a cladirii, rezultand astfel grosimi foarte mari ale peretilor de beton armat, consum sporit de armatura si un sistem de fundare dimensionat in consecinta, astfel incat sa fie capabil sa preia si sa poata transmite terenului greutatea foarte mare a structurii. Avand in vedere cele de mai sus, s-a ales, ca solutie de optimizare, realizarea planseelor de nivel curent in sistem de plansee de beton armat post-tensionate. Aceasta solutie a permis reducerea grosimii planseelor de la 32 cm la 26 cm, scaderea de 6 cm reprezentand o reducere a greutatii proprii a planseului cu 25%, adica o reducere a incarcarii cu 150 kg la fiecare 1 m2.

Dupa cum spune si numele, precomprimarea elementului se obtine prin tensionarea realizata la finalul executiei acestuia (post-tensionare). Un planseu de beton armat precomprimat prin post-tensionare reprezinta un planseu clasic de beton armat unde armatura de rezistenta (armatura pasiva) este inlocuita in mare parte cu toroane (armatura activa). Toroanele sunt denumite armatura activa deoarece, prin dispunerea lor in grosimea placii, participa la comprimarea elementului si reducerea sagetii. Toroanele sunt reprezentate de gruparea a 3 sau 5 tendoane (in functie de necesitate) intr-o teaca zincata, tendonul fiind alcatuit din sapte fire impletite in forma de cablu, realizate din otel de inalta rezistenta (limita de curgere 1.860 MPa), cele sapte fire fiind protejate anticoroziv individual, iar manunchiul de sapte fire fiind protejat printr-un invelis de plastic.

In mod uzual, se folosesc pentru planseele precomprimate prin post-tensionare cabluri care au diametrul nominal 12,9 mm – denumite generic T13 (aria manunchiului de fire fiind de aproximativ 100 mm2) si cabluri care au diametrul nominal 15,7 mm – denumite generic T15 (aria manunchiului de fire fiind de aproximativ 150 mm2). In cadrul grosimii placii toroanele sunt montate dupa o forma parabolica ajungand la partea superioara a placii in zonele de reazem si la partea inferioara in zonele de camp, realizand astfel reducerea sagetii acesteia.

In functie de deschiderea planseului, de pozitionarea toroanelor si de incarcarea planseului rezulta grosimea acestuia si numarul de toroane necesare. O proiectare economica presupune ca toroanele, prin dispunere, forma parabolei si ariei lor, sa contrabalanseze aproximativ 80% din greutatea proprie a planseului si sa realizeze o compresiune in beton de peste 0,80 MPa. Toroanele, prin modul lor de dispunere si montaj, constituie si armatura de rezistenta pentru placa (armatura superioara in zonele de reazem si armatura inferioara in campul placii). Prin precomprimarea elementului prin post-tensionare se reduce armatura necesara dispusa la partea inferioara (de obicei rezultand o plasa generala de diametru mic dispusa la pas de 20 cm), si se elimina armatura de la partea superioara din campul placii (necesara in cazul placilor in sistem clasic pentru preluarea eforturilor din contractia betonului si limitarea deschiderii fisurilor).

In ceea ce priveste proiectul Unirii View, planseul de nivel curent a rezultat, in urma dimensionarii, cu o grosime de 26 cm si s-au folosit tendoane T13 grupate cate 3 sau 5. Ca armare pasiva a rezultat, la partea inferioara a placii, o plasa generala Ø10/20 pe doua directii ortogonale cu suplimentari de Ø10/20 in zonele cu deschideri de 11,30 … 11,60 m, iar la partea superioara, o plasa generala de Ø8/20 cu suplimentari de Ø20/20 in zonele de nuclee si armaturi de Ø18/10 in zonele stalpilor si peretilor perimetrali. Este de mentionat faptul ca armatura de la partea superioara din zonele de nuclee si zonele stalpilor si peretilor perimetrali a rezultat ca necesara nu din eforturi gravitationale ci din eforturi seismice.

Ca solutie de proiectare/executie s-a ales ca tensionarea planseului sa se realizeze din alveole de tensionare amplasate adiacent cadrelor de fatada.

Executia planseelor post-tensionate s-a realizat in doua etape: in prima etapa s-a tras de toroane cu o forta egala cu 20% din forta maxima capabila a tendonului – aceasta prima etapa realizandu-se astfel incat sa contracareze aparitia fisurilor din contractia betonului la varste timpurii, iar a doua etapa de tragere s-a facut la forta maxima de tragere, adica 80% din forta maxima capabila a tendonului. Pentru prima etapa de tragere, betonul trebuie sa prezinte o rezistenta minima de 15 MPa pe cub (12 MPa pe cilindru), iar la tragerea finala rezistenta betonului pe cub trebuie sa fie minimum 23 MPa (18 MPa pe cilindru). Dupa masurarea si verificarea alungirii tendoanelor, se procedeaza la injectarea de mortar in canalele toroanelor.

In ceea ce priveste avantajele planseelor post-tensionate, amintim urmatoarele: realizarea unor placi tip dala cu grosimi mai mici decat cele dala in sistem clasic – rezulta astfel greutati mai mici cu beneficii la nivelul structurii principale de rezistenta, realizarea rapida a cofrajului, montare facila si rapida a armaturii pasive (armatura de la partea inferioara se poate realiza din plase sudate, lipsa necesarului de armatura la parte superioara in campul placii), montare rapida a toroanelor, decofrare mai rapida. Chiar daca implica o tehnologie speciala de executie, prin economia de materiale, costurile de realizare ale unui planseu post-tensionat nu vor depasi costurile de executie ale unui planseu realizat in sistem clasic.

Calculul placii post-tensionate s-a realizat cu ajutorul programului Adapt Floor PRO, program care furnizeaza ca rezultate eforturi de compresiune in planseu, procentul din greutatea proprie contrabalansata, diagrame de forte si eforturi in lungul fasiilor de descarcare a planseului, sageata calculata in starea fisurata luand in considerare curgerea lenta a betonului etc.

CONCLUZII

Structura constructiei a fost proiectata in conformitate cu un concept ingineresc modern, tinandu-se cont de cerintele arhitecturale, termenul limita de finalizare a lucrarilor si de bugetul in care a trebuit sa se incadreze investitia. Prin proiect s-a urmarit dimensionarea eficienta a elementelor, in vederea reducerii consumului de resurse, avand astfel un impact minim asupra mediului si cu beneficii economice.

Pe baza temei arhitecturale propuse, au fost analizate diferite solutii pentru structura de rezistenta a cladirii de birouri. A rezultat ca solutia optima din punct de vedere structural, functional si tehnico-economic este structura cu pereti structurali din beton armat si plansee post-tensionate.

Folosirea planseelor tip dala post-tensionata a permis reducerea greutatii proprii a suprastructurii si, in consecinta, a incarcarilor seimice, amplasarea facila a traseelor de instalatii pe intreaga suprafata a nivelelor supraterane, reducerea semnificativa a termenelor de executie datorita in principal simplitatii de realizare a cofrajelor si a armaturii active si pasive.

Autori:
Bogdan GAGIONEA,
Ionel BADEA,
Dragos MARCU – Popp & Asociatii SRL

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 184 – septembrie 2021, pag. 52