EDIT STRUCTURAL: Solutie competitiva pentru proiectarea si executia planseelor pentru centre comerciale

 CONSIDERATII GENERALE

Conceptul arhitectural de baza al centrelor comerciale este special, tinand cont atat de limitarile privind amplasarea elementelor verticale, cat si de deschiderile substantiale ce sunt necesare in zonele de culoar. In mod uzual, centrele comerciale sunt caracterizate de urmatorii parametri geometrici:

• inaltime de nivel mare (6-10 m) din considerente arhitecturale;
• deschideri mari ale tramelor (8-12 m in solutie monolita si pana la 25 m in solutie prefabricata), din considerente de eficienta a spatiului;
• suprafete mari in plan (30.000-80.000 mp).

Conformarea structurala necesita o dispunere optima a elementelor verticale, atat din punct de vedere arhitectural, cat si din punct de vedere al economiei structurale.

O alta conditie tehnologica ce se impune este pozitionarea rosturilor structurale astfel incat geometria in plan a corpurilor rezultate sa fie echilibrata si lungimea acestora sa nu conduca la probleme de contractie sau diferente de temperatura. Totodata, se impune limitarea numarului de rosturi din considerente economice.

Uneori se adauga si necesitatea realizarii unui acoperis greu peste care se amenajeaza un parcaj deschis, cu cerinte de rezistenta la foc specifice unui element de separare (min. 120’). Aceasta cerinta elimina practic solutia de planseu usor, din cauza incarcarii utile mari. Optiunile de proiectare a planseului cele mai utilizate sunt:

• solutia monolita cu grinzi principale si grinzi secundare;
• solutia prefabricata cu grinzi principale, grinzi secundare, predale din beton armat si suprabetonare;
• solutia compozita, cu tabla cutata asezata peste profile metalice si suprabetonare.

Fiecare solutie are avantajele si dezavantajele ei, din punct de vedere al costului si timpului de executie.

Solutia monolita are avantajul de a nu necesita personal calificat, insa executia este anevoioasa si dificila din cauza suprafetei mari ce trebuie cofrate la inaltime, facand practic imposibila folosirea popilor uzuali pentru sustinerea cofrajelor. Este de mentionat si ca pretul cofrajelor a crescut substantial in ultimul timp.

Solutia prefabricata are avantajul vitezei de executie si nu necesita cofraje, insa pretul este mai ridicat decat in cazul solutiei monolite, deoarece impune personal calificat pentru executie si montaj. De asemenea, pretul prefabricatelor are tendinta de a oscila semnificativ in functie de cerinta pietei. Un alt dezavantaj poate fi necesitatea unor macarale de mare capacitate pentru montarea elementelor prefabricate masive.

Solutia compozita cu tabla cutata asezata peste grinzi metalice are un timp de executie redus si nu necesita cofraje, dar necesita personal calificat pentru montaj, pretul fiind si in acest caz mai ridicat decat in cazul solutiei monolite. Se adauga si faptul ca pretul otelului a inregistrat cresteri considerabile in ultimul timp, in special din cauza razboiului din Ucraina.

O solutie mai putin utilizata, dar care ofera aceleasi avantaje ca solutiile prezentate anterior, este cea cu grinzi principale si grinzi secundare monolite pe care se aseaza direct tabla cutata. Din cauza solutiei constructive adoptate, dar si pentru a spori viteza de executie, planseul se realizeaza prin turnare in doua faze: turnarea grinzilor pana sub placa, urmata de turnarea placii. Sprijinirea grinzilor se face cu ajutorul meselor cofrante. Acest tip specific de executie conduce la necesitatea verificarii grinzilor monolite la lunecare in rostul orizontal de turnare.

ASPECTE PRIVIND CALCULUL

Proiectarea unei placi compozite de acest fel necesita calcul atat in faza de montaj, cat si in faza de exploatare.

La montaj, sprijinirea tablei cutate in zona de capat se face pe grinzi. Din acest motiv, acoperirea etrierilor din grinzile de rezemare este mai mare (minimum 50 mm). Pentru evaluarea corecta a timpilor de executie si a timpului de montaj s-a realizat si un premontaj anterior inceperii executiei (fig. 1), in scopul de a se preintampina problemele ce pot aparea la executia acestui tip de planseu.

Fig. 1: Premontajul solutiei cu tabla cutata amplasata pe grinzi de beton

Fig. 2: a) Sabloane pentru aducerea in cota a tablei cutate; b) Rezemarea tablei cutate la montaj

Pentru aducerea in cota a tablei si cofrarea la betonare, se folosesc sabloane prinse de grinda de rezemare (fig. 2.a). In functie de deschiderea dintre grinzile de rezemare, se folosesc una − doua linii de rezemare intermediara (fig. 2.b). Calculul in faza de montaj se face pe baza SR EN 1991-1-6 pentru definirea actiunilor si SR EN 1993-1-3 in cazul unui calcul simplificat de element, respectiv pe baza SR EN 1993-1-5 in cazul unui calcul neliniar geometric si la nivel de material bazat pe metoda elementului finit. Schema statica este de grinda continua. Proiectarea este guvernata de limitarea sagetilor (fig. 3.a), respectiv de voalarea tablei sub forte locale in zona reazemelor marginale reprezentate de grinzile din beton armat (fig. 3.b).

Fig. 3: a) Forma deformata a tablei cutate la montaj (SLS); b) Eforturi von Mises la montaj (SLU)

Eficientizarea maxima a solutiei conduce la armarea cu plase sudate. Pentru evaluarea corecta a starii de eforturi si deformatii in faza de exploatare trebuie sa se tina seama de comportarea ortrotopa a placii si de diferenta semnificativa de rigiditate intre zona de camp si zona de reazem. Zona de camp este mult mai rigida decat zona de reazem din cauza ariei mai intinse de otel, dar si a zonei comprimate cu latime mai mare (compresiunea este in zona de suprabetonare, nu in zona de cute). Rigiditatea se evalueaza in stadiul II fisurat. Raportul rigiditatilor pe cele doua directii ortogonale se evalueaza pe baza relatiilor din Teoria Placilor. Pentru evaluarea sagetii se tine seama si de curgerea lenta.

Fig. 4: Campul de temperaturi in axul cutei

Calculul de rezistenta la foc se realizeaza pe baza SR EN 1991-1-2 pentru definirea actiunilor (camp de temperaturi, fig. 4), respectiv pe baza SR EN 1994-1-2 (calculul momentelor capabile pozitive) si SR EN 1992-1-2 (calculul momentelor capabile negative). Este necesara armarea in fiecare cuta pentru indeplinirea conditiei de rezistenta, deoarece capacitatea tablei in ipoteza de foc este maximum 5% din aportul tablei in conditii normale. Pozitia optima a armaturii si momentul capabil asociat se determina variind pozitia pe verticala a armaturii, deoarece un brat de parghie mai mare duce la capacitate mai mica a armaturii din cauza temperaturii ridicate.

Dimensionarea eficienta obliga la realizarea unui calcul plastic in gruparea fundamentala de incarcari, datorita capacitatii de rezistenta sporite din camp aduse de tabla. Pentru evaluarea cat mai realista a comportarii placii s-au realizat verificari in mai multe ipoteze:

• comportare liniar elastica;
• comportare neliniara. Verificarea in aceasta ipoteza a fost facuta utilizand elementul de suprafata multistrat incorporat in programul ETABS.

Trebuie avuta in vedere limitarea deformatiilor plastice ale armaturii de pe reazem in gruparea fundamentala (in functie de clasa armaturii din care sunt realizate plasele) si limitarea deschiderii fisurilor in combinatia cvasipermanenta de incarcari (0.3 mm). In acest sens, detalierea se face fara a permite suprapunerea plaselor in zona de reazem.

Pentru realizarea unei verificari privind vibratiile asteptate ale planseului s-a realizat o analiza de tip time-history. Pentru acesta analiza s-a considerat pragul acceptabil de acceleratie de 1.5% din acceleratia gravitationala, corespunzator centrelor comerciale. Rezultatele obtinute prin calcul au fost confirmate si prin inregistrari ale acceleratiilor verticale la fata locului pentru diverse excitatii.

ANALIZA REZULTATELOR OBTINUTE PRIN CALCUL COMPARATIV CU EXECUTIA EFECTIVA

De asemenea, s-au desfasurat si masuratori topografice in fiecare faza a executiei pentru fiecare plot de beton turnat.

Fazele de citire au fost urmatorele:

• Faza de montaj – in care s-au citit sagetile in situatia tablei cutate sprijinite prin intermediul popilor, incarcata de echipamente si lucrari aferente santierului;
• Faza de betonare – in care s-au citit sagetile tablei in ipoteza turnarii betonului proaspat;
• Faza de decofrare – in care s-au facut citiri ale sagetilor planseului compozit in urma demontarii popilor.

In urma iteratiilor facute la momentul calculului prin diverse abordari si a calibrarii modelelor s-a observat ca sagetile obtinute pentru fiecare faza distincta sunt in buna corelare cu cele evaluate prin calcul.

Pentru confirmarea ipotezelor folosite in calculul structural se recomanda prevederea unui program de monitorizare cat se poate de vast si etapizat, ce ajuta si la imbunatatirea solutiei pe termen lung.

ASPECTE PRIVIND EXECUTIA

Una dintre problemele intalnite in faza de executie este ca, desi pasul cutelor coincide cu pasul armaturilor, la lungimi mari ale plaselor, armatura nu mai rezulta centrata in toate cutele, din cauza micilor abateri geometrice. Solutia utilizata pentru minimizarea erorilor este in acest caz taierea plaselor in doua si jontarea acestora cu armaturi individuale pe directia secundara de solicitare.

Fig. 5: Mentinerea la pozitie a armaturilor − a) cu distantieri metalici; b) cu distantieri din plastic

O alta problema este mentinerea la pozitie a armaturilor de sus. Se poate utiliza solutia cu distantieri din plastic (fig. 5.b), capre amplasate in cute sau distantieri prefabricati din otel sub forma de serpisori (fig. 5.a), care indeplinesc atat cerinta de rigiditate in faza de montaj, cat si certitudinea mentinerii la pozitie in timpul turnarii.

Solutia necesita, de asemenea, atentie la pozitionarea corecta a armaturilor (centrate in cute), mai ales la demararea lucrarilor la placa, deoarece usurinta montajului plaselor sudate conduce la scaparea din vedere a detaliilor privind pozitionarea.

Nu in ultimul rand, trebuie acordata atentie bordarii golurilor succesive mici (200 mm) realizate in placa. Problema este ca pasul cutelor si implicit al armaturilor este tot aproximativ 200 mm, motiv pentru care armatura principala poate fi intrerupta pe o lungime semnificativa.

Tratarea suprafetelor se face cu antievaporant, din considerente practice. Nu au fost raportate fisuri pe parcursul executiei, tratamentul fiind satisfacator.

CONCLUZII

Sa revedem principalele avantaje ale solutiei cu grinzi monolite, tabla cutata si suprabetonare:

1. Costul de realizare a solutiei este cu aproximativ 10% mai redus decat cel al solutiei monolite, restul solutiilor amintite fiind semnificativ mai scumpe;
2. Timpul de realizare a planseului scade cu aproximativ 30% fata de solutia monolita datorita utilizarii cofrajului pierdut din tabla cutata si a meselor cofrante;
3. Solutia permite o eficientizare a fluxului tehnologic privind turnarea pardoselii in raport cu dispunerea popilor, astfel zonele in care turnarea pardoselii nu este posibila din cauza popilor fiind limitate;
4. Siguranta in exploatare este sporita fata de solutia monolita datorita capacitatii mari de rezistenta aduse de tabla cutata si de armarea suplimentara de la partea de jos pentru ipoteza de foc;
5. Nu se observa fisuri la partea inferioara, datorita utilizarii cofrajului pierdut din tabla cutata.

Apreciem deci ca solutia este una dintre cele mai competitive la ora actuala pentru acest tip de lucrari, in cazul unei proiectari si a unei executii corespunzatoare.

Autori:

Dan DUMITRESCU, Eugen MORARIU, Ionut DAMIAN

EDIT STRUCTURAL SRL
Bd. Dimitrie Pompeiu nr. 6E, et. 11, sector 2, 020337, Bucuresti, Romania
Tel: +40 31 – 436.90.95
E-mail: office@editstructural.ro
www.editstructural.ro

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 209 – decembrie 2023, pag. 58-60