Reducerea greutatii constructiei prin utilizarea planseelor post-tensionate – cladirea de birouri Ana Tower
Data publicării
12 mai 2022
Home|Noutati|Reducerea greutatii constructiei prin utilizarea planseelor post-tensionate – cladirea de birouri Ana Tower
Pentru clădirea „Ana Tower“ (regim de înălţime 3S+P+24E+Eth), situată în B-dul Poligrafiei nr. 1A, București, principalul obiectiv al beneficiarului a fost obținerea unui cost minim al investiţiei și predarea la termen a clădirii către chiriași. A rezultat că soluția optimă de realizare a structurii de rezistență este aceea în care se combină un cost redus al elementelor de beton armat în suprastructură cu soluţia de execuţie a infrastructurii în sistem „săpătură sprijinită deschisă”. Limitarea eforturilor transmise terenului de fundare, în strânsă legătură cu greutatea proprie a sistemului structural, a fost realizată prin adoptarea soluției planșeelor post-tensionate, soluție ce a permis limitarea grosimii planșeului de nivel curent la o valoare cât mai mică, rezultând așadar și o greutate redusă a clădirii.
Scurt istoric al proiectului
Proiectul clădirii „Ana Tower“ a demarat, în forma finală, în anul 2011, finalizarea proiectului fiind realizată în luna august, anul 2012.
De-a lungul procesului de proiectare au fost analizate mai multe variante de conformare structurală, inclusiv cu regim de înălțime redus, scopul fiind identificarea soluției optime din punctul de vedere al costului de investiție raportat la beneficiile obținute.
Demararea execuției efectivă a obiectivului de investiție a avut loc la finalul anului 2017, cu realizarea incintei din pereți mulați, prin intermediul Antreprenorului de Specialitate Octagon Contracting & Engineering S.A.
Ulterior fazei de realizare a incintei din pereți mulați și a lucrărilor de sprijinire aferente, s‑a demarat faza de execuție a structurii principale de rezistență și ulterior a lucrărilor de arhitectură și instalații, clădirea fiind finalizată în anul 2019. Antreprenorul General al lucrărilor de execuție a clădirii este STRABAG România S.R.L.
Beneficiar: ANA TOWER OFFICES S.R.L.
Antreprenor General: STRABAG România S.R.L.
Proiectant general și de arhitectură: WESTFOURTH ARCHITECTURE S.R.L.
Proiectant de structură: POPP&ASOCIAȚII S.R.L.
Clădirea „Ana Tower“ este amplasată în B-dul Poligrafiei nr. 1A, București, pe un teren cu suprafața generoasă pe care se află și hotelul Crowne Plaza, sediul Ana Holding, parcajul la sol aferent acestora precum și un spațiu verde. Amprenta la sol a clădirii este 2.300 m2 .
Suprateran clădirea are o suprafață construită desfășurată de 33.647 m2, iar suprafața construită desfășurată a infrastructurii este de 6.636 m2.
Forma în plan a structurii este neregulată, ocupând aproape în întregime proprietatea în infrastructură, iar de la cota ±0.00 în sus se retrage sub forma unui triunghi cu laturile de lungimi inegale (36x42x46 m).
Înălţimea supraterană a construcţiei este de 110 m, iar cea subterană de 12,41 până la cota inferioară a radierului.
Conformarea și dimensionarea structurii complexe a ansamblului s-au făcut ținând seama de condițiile geotehnice pe amplasament și de prevederile codului de proiectare seismică P100-1:2006
Structura de rezistență este formată din pereți structurali din beton armat pe ambele direcții și cadre perimetrale rigide, la interior pereții formează o secțiune de tip nucleu, iar pe fațadă stâlpii deși şi grinzile formează un tub perforat.
Grosimea pereților din zona centrală este de 80 cm, iar stâlpii de fațadă au dimensiuni variabile în funcție de limitarea forței axiale, cu valori cuprinse între 90×90 cm până la 120×120 cm pentru stâlpul central din fața nucleului.
Circulaţiile pe verticală se vor realiza prin intermediul unei scări şi a opt lifturi de mare viteză plus un lift de intervenţie.
Pentru planşeele suprastructurii s-au considerat, în funcţie de funcţiuni şi de încărcări trei soluţii, astlel:
Parter și nivelul curent:
Structura de rezistenţă a planşeelor este realizată dintr-o placă de beton armat precomprimat de 22 cm grosime, aceasta reazemă pe cadrul de faţadă şi pe pereţii nucleelor interioare şi planşeu clasic cu placa de 15 cm grosime în zonele din interiorul nucleului, cu deschideri medii. Pe zona din vârful „triunghiului”, din cauza consolei care ajunge pe vârf la o lungime de 4.60 m, grosimea planșeului post-tensionat este de 30 cm.
Cadrul de fațadă și nucleul interior din beton armat reprezintă structura de rezistență pentru preluarea încărcărilor orizontale şi verticale.
Placa din beton armat precomprimat s-a turnat în ploturi, iar tensionarea armăturilor active s-a realizat din buzunare de tensionare.
Susținerea planşeelor precomprimate s-a realizat prin popi şi grinzi extensibile.
Datorită greutăţii proprii mari a planşeelor (550kg/mp) şi întăririi în faze diferite a plăcilor de la diferite niveluri, pentru susţinerea planşeelor la betonare a fost nevoie ca două planşee cu betonul neajuns la maturitate să fie sprijinite pe trei planșee cu betonul ajuns la maturitate.
Infrastructura este formată din sistemul de fundaţii (radier pilotat, pereţi mulaţi), pereţii şi planşeele celor trei subsoluri.
În infrastructură au fost introduşi pereţi din beton armat suplimentar faţă de suprastructură pentru o creştere a rigidităţii de ansamblu. Pereţii suplimentari cu grosimi de 30, 40 şi 60 cm au fost introduşi în zonele tehnice, zona adăpost de apărare civilă şi rezervoare.
Subsolurile aferente turnului au destinația de spații tehnice, fără a se permite accesul auto. Astfel, în lipsa zonelor de circulație și a rampelor auto, a fost posibilă introducerea unui număr mare de pereți suplimentari față de cei cu corespondențe în Suprastructură, comportarea infrastructurii fiind cea de cutie rigidă.
Planşeele de subsol sunt realizate în următoarea soluție:
Planşeul de peste subsolurile 3 și 2 este realizat dintr-o dală de beton armat de 30 cm;
Planşeele de peste subsolul 1, cu destinația de office, este realizat în soluție post-tensionată cu grosimea de 22 cm pe zona aferentă proiecției suprastructurii și de 30 cm, soluție clasică din beton armat, în rest.
Sistemul de fundare este format din:
Radier general din beton armat cu grosimea constantă de 2,00 m;
Piloți forați cu diametrul 1180 mm cu injecție în bază, cu fișa de 19,60 m sub radier (cu baza în stratul de nisip mediu de la nivelul 56,10 m rMN, care este îndesat și asigură o capacitate portantă satisfăcătoare);
Pereții mulați sunt necesari pentru transferul încărcării suprastructurii la teren pe toată perioada de viață a construcției. În acest scop s-au prevăzut pereți mulați cu grosimea de 60 cm și fișa de 18.40 m cu baza în stratul de argilă de la cota 62,70 m rMN.
Pentru analiza sistemului de fundare, interacțiunea teren-structură s-a modelat prin introducerea în calcul a curbelor forță-deplasare rezultate în urma interpretării încercărilor pe piloți, iar pentru terenul de sub radier s-a considerat un coeficient de pat de Kv=4500kN/m3 pentru ipotezele statice de încărcare și 13500kN/m3 pentru ipotezele dinamice de încărcare. Pentru zonele care nu au continuitate în suprastructură, a fost considerat un coeficient de pat de Kv=3000kN/m3 pentru ipotezele statice de încărcare și 9000kN/m3 pentru ipotezele dinamice de încărcare.
În toate combinațiile statice și dinamice, reacțiunile rezultate pe pereți mulați și piloți sunt mai mici sau egale cu capacitatea lor, atât la compresiune, cât și la smulgere.
Descrierea soluţiei de planşee utilizată în suprastructură
Având în vedere că planșeele reprezintă un procent semnificativ din sursa de masă seismică a unei structuri, reducerea masei acestora prezintă avantaje deosebite pentru structura de rezistență a clădirii.
Grosimea mare a acestora influența în mod negativ structura principală de rezistență a clădirii, rezultând astfel grosimi foarte mari ale pereților de beton armat, consum sporit de armătură și un sistem de fundare dimensionat în consecință astfel încât să fie capabil să preia și să poată transmite terenului greutatea foarte mare a structurii. Având în vedere cele de mai sus s-a ales, ca soluție de optimizare, realizarea planșeelor de nivel curent în sistem de planșee de beton armat post-tensionate. Această soluție a permis reducerea grosimii planșeelor de la 26 cm la 22 cm, reducerea de 4 cm reprezentând o reducere a greutății proprii a planșeului cu 18% adică s-a redus încărcarea la fiecare 1m2 cu 100 kg.
Pentru planșeul de nivel curent, acesta a rezultat în urma dimensionării cu o grosime de 22 cm, și s-au folosit tendoane T13 grupate câte 2, 3, 4 sau 5. Ca armare pasivă a rezultat la partea inferioară a plăcii o plasă generală Ø8 dispusă la pas de 20 cm pe două direcții ortogonale cu suplimentări de Ø10/20 în zonele cu deschideri mai mari, iar la partea superioară o plasă generală de Ø8/20 cu suplimentări de Ø12/20, Ø16/20 în zonele de nuclee și armături de Ø18/10 în zonele stâlpilor și pereților perimetrali. Este de menționat faptul că armătura de la partea superioară din zonele de nuclee și zonele stâlpilor și pereților perimetrali a rezultat ca necesară nu doar din eforturi gravitaționale, ci și din eforturi seismice.
Ca și soluție de proiectare/execuție s-a ales ca tensionarea să se realizeze din alveole de tensionare amplasate adiacent cadrelor de fațadă.
În ceea ce privește avantajele planșeelor post-tensionate amintim: realizarea unor plăci tip dală cu grosimi mai mici decât cele dală în sistem clasic – rezultă astfel greutăți mai mici cu beneficii la nivelul structurii principale de rezistență, realizarea rapidă a cofrajului, montare facilă și rapidă a armăturii pasive (armătura de la partea inferioară se poate realiza din plase sudate, lipsa necesarului de armătură la partea superioară în câmpul plăcii), montare rapidă a toroanelor, decofrare mai rapidă. Chiar dacă implică o tehnologie specială de execuție, prin economia de materiale, costurile de realizare ale unui planșeu post-tensionat nu vor depăși costurile de execuție ale unui planșeu realizat în sistem clasic.
Calculul plăcii post-tensionate s-a realizat cu ajutorul programului Adapt Floor PRO, program care furnizează ca și rezultate eforturi de compresiune în planșeu, procentul din greutatea proprie contrabalansată, diagrame de forțe și eforturi în lungul fâșiilor de descărcare a planșeului, săgeata calculată în starea fisurată luând în considerare curgerea lentă a betonului etc.
Structura de rezistenţă a clădirii de birouri „ANA TOWER“ se înscrie în parametrii optimi din punct de vedere tehnic şi economic.
Pe baza temei arhitecturale propuse, au fost analizate diferite soluții pentru structura de rezistență a clădirii de birouri. A rezultat că soluția optimă din punct de vedere structural, funcțional și tehnico-economic este structura cu pereţi structurali din beton armat, planşee post-tensionate, coroborată cu optimizarea soluției pentru fundațiile speciale.
Folosirea planșeelor tip dală post-tensionată a permis reducerea greutății proprii a suprastructurii și, în consecință, a încărcărilor seimice, amplasarea facilă a traseelor de instalații pe întreaga suprafață a nivelelor supraterane, reducerea semnificativă a termenelor de execuție datorită în principal simplității de realizare a cofrajelor și a armăturii active și pasive.
Sistemul de fundare al construcției a fost unul complex format din elemente de fundare diferite și cu interacțiuni complexe între acestea.
Încercarea piloților în teren – obligatorie conform normelor de proiectare – a furnizat valorile reale ale capacităților portante și ale rigidităților axiale, în acord cu tehnologia și procedura de execuție folosită pentru piloții din lucrare, diferite față de estimările de predimensionare. Acest lucru a condus la necesitatea reluării calculelor structurii și adaptarea proiectului pe baza rezultatelor din teren.