În Piaţa Charles de Gaulle din Bucureşti este în curs de execuţie o clădire de birouri, având regim de înălţime 5 subsoluri, Parter şi 17 etaje. În prezent structura este finalizată într-o proporţie de 95 %, iar partea de finisare amenajare este în plină desfăşurare. În numărul 1/2003 al Buletinului AICPS aceeaşi autori au publicat articolul „Clădire de birouri cu tehnologie Top-Down”.  Prezentul articol propune o descriere mai amplă a proiectului, având la bază şi experienţa acumulată pe durata construirii structurii.

În piaţa Charles de Gaulle din Bucureşti urmează să se realizeze o construcţie având destinaţia de birouri, iar ca regim de înălţime construcţia va avea 5 subsoluri, Parter şi 17 Etaje, o adâncime de cca. 16.20 m (inclusiv radierul) şi o înălţime deasupra terenului de cca. 68 m. (Fig.1)

Pe scurt, structura este realizată dintr-un puternic nucleu de beton armat cu armătură rigidă care constituie principalul nivel de rezistenţă împotriva sarcinilor orizontale şi cadre metalice pe două direcţii, contravântuite în faţade cu câte o contravântuire metalică în formă de K, pentru echilibrarea centrului de torsiune. Planşeele sunt realizate sub formă de dale (35cm grosime) din beton armat la subsoluri, (Fig.2) respectiv grinzi metalice principale din profile laminate, grinzi cu zăbrele secundare şi placă din beton armat de 12 cm grosime, pentru suprastructură.

Sistemul de fundare, conceput în corelare cu modul de realizare a excavaţiilor şi a infrastructurii, este alcătuit dintr-un radier general şi din piloţi flotanţi, dispuşi sub elementele verticale ale structurii de rezistenţă: stâlpi şi nucleu central. (Fig.7)

Procedeul de execuţie concomitentă a infrastructurii şi a unui număr de nivele supraterane (procedeul „top-down”), a permis efectuarea lucrărilor de ancoraje sau a spraiţurilor metalice, rolul de susţinere a incintei din pereţi mulaţi fiind preluat de planşeele de subsol, care se betonează pe măsura adâncirii excavaţiei.

Infrastructura

Structura de rezistenţă a subsolului este realizată prin continuarea sub cota +/- 0.00 m a elementelor principale suprastructură, cu excepţia contravântuirilor diagonale din faţade. Astfel, nucleul central are pereţi de 60 cm grosime, cu excepţia unora secundari şi sunt realizaţi din beton cu armătură rigidă. Diagonalele de contravântuire din nucleul central, înglobate în beton se continuă numai pe înălţimea primului susbsol, soluţie dictată mai mult de considerente tehnologice. În plus, pe conturul subsolului se va realiza un perete cuvă, iar perpendicular pe acesta se execută nişte pereţi de rigidizare a cutiei subsolului care înglobează şi primul rând de stâlpi din structură.

După realizarea incintei de pereţi mulaţi şi a lucrărilor de terasamente aferente, de pe această platformă de lucru (realizată la cota -1.00 m s-au forat şi s-au turnat piloţii împreună cu bazele profilelor metalice verticale ce s-au solidarizat cu carcasele de armătură ale piloţilor. Bazele profilelor metalice verticale care se lansează odată cu carcasele piloţilor se dezvoltă până la cota –2.00 m, unde se  va face îmbinarea cu profilele din suprastructură. Se trece apoi la executarea confecţiilor metalice de pe conturul pereţilor mulaţi, destinate susţinerii provizorii a planşeelor de subsol. Aceste elemente de contur provizorii, constau în console metalice înglobate în grinda de coronament de care se fixează elemente realizate din oţel beton F25 mm (o bară sau două, în zonele cu solicitare mai mare) care vor lucra întinse pentru a susţine planşeele de la cota – 3.25 m în jos, iar pentru rezemarea planşeului de cotă +/- 0.00 m se vor utiliza elementele comprimate, fixate în consolelele metalice. Prinderea provizorie în peretele mulat s-a amplasat la cota – 0.90 m.

Aceste elemente vor fi înglobate în peretele cuvei pentru care vor constitui o parte din armare. Elementul de prindere metalic de peretele mulat este suficient de puternic pentru a prelua încărcările ce îi revin din susţinerea provizorie a planşeelor, iar după executarea pereţilor de contur ai cuvei interioare (care au devenit astfel elementele portante de pe contur ale planşeelor infrastructurii) acestea se taie pentru a permite tasarea liberă a construcţiei, independent de peretele mulat.

A fost prevăzut un sistem de reglaj al lungimii tiranţilor astfel încât să se evite fenomene nedorite de tasări diferenţiate, între zona centrală, mai încărcată şi zona marginală.

În faza de montaj planşeele au fost rezemate pe contur pe elementele mai sus amintite iar la interior pe stâlpii metalici ai construcţiei, stâlpi care în faza finală se protejează la foc printr-o cămaşă de beton armat. Planşeele de subsol vor lucra astfel ca planşee dală şi vor avea o grosime de 35 cm. De asemenea, în jurul nucleului central planşeul va rezema prin intermediul unor console metalice orizontale, care se vor betona odată cu pereţii.

Pentru preîntâmpinarea fenomenului de poansonare în dreptul rezemărilor s-au creat capiteluri metalice, în grosimea planşeului de beton armat.

Planşeele de subsol se vor realiza succesiv de sus în jos, începând cu cel de la cota – 3.25 m. După efectuarea săpăturii (cota săpăturii este de fapt – 3.65), se nivelează şi se aşterne un beton de egalizare de 10 cm, care se şlefuieşte cu „elicopterul”. Înainte de turnarea planşeului egalizarea se tratează cu decofrol pentru a permite desprinderea uşoară a egalizării.

Pe contur planşeul se va turna cu dinţi, spaţiile rămase provizoriu libere turnându-se după executarea radierului, odată cu pereţii cuvei.

După ce betonul din planşeu capătă o rezistenţă satisfăcătoare (50% din clasă) se poate trece la excavarea nivelului imediat inferior, lucrându-se sub planşeul deja turnat. Excavarea şi evacuarea pământului se face prin golurile tehnologice, de 4.00 x 7.00 m special concepute în acest scop. În planşee se lasă mai multe goluri tehnologice (se montează armătura dar se blochează turnarea cu ajutorul streckmetalului) circulare (R = 1.00 m) necesare asigurării ventilării pe perioada excavării. În timpul excavării se elimină şi betonul de egalizare.

Grinzile metalice ale nucleului se montează odată cu realizarea fiecărui planşeu dală deşi acesta din urmă nu reazemă în faza iniţială pe aceste grinzi ci pe o structură metalică provizorie.

Operaţiile descrise mai sus se repetă pentru fiecare planşeu în parte, coborând, iar ultima excavaţie se realizează până la cota necesară execuţiei radierului (-16.35 m).

Înainte de atingerea cotei de excavare corespunzătoare nivelului hidrostatic (cota -8,50) a început extragerea apei din cele 5 puţuri-filtre amplasate în incintă, care au asigurat – prin pomparea intermitentă – menţinerea nivelului apei la minim 2m sub baza radierului.

După realizarea planşeului de la cota -8.85 m s-a început betonarea pereţilor de nucleu şi ulterior realizarea primelor nivele de suprastructură, concomitent cu definitivarea lucrărilor de infrastructură (top-down). După terminarea excavării se poate trece şi la betonarea golurilor de ventilaţie.

După realizarea radierului se începe turnarea pereţilor de subsol începând de jos în sus. Să precizăm că în această fază structura se desfăşoară complet pe primele trei nivele ale infrastructurii, precum şi pe 4-5 nivele din suprastructură (dintre care două nivele de structură complet definitivate, iar pentru celelalte este realizată doar structura metalică).

De aici se începe  turnarea pereţilor de nucleu de jos în sus (până sub cota – 8.85 m) odată cu realizarea planşeului din interiorul nucleului (15 cm grosime) şi cu joncţiunea perimetrală a nucleului cu planşeul dală. De remarcat că sub cota – 8.85 m a fost necesar să se facă o subturnare. Aceasta s-a realizat cu pâlnia, în exces.

Realizarea pereţilor de interior de pe conturul subsolului nu s-a situat pe drumul critic astfel că realizarea lor a fost într-o bună măsură independentă (funcţie de disponibilizarea forţei de muncă) de continuarea lucrărilor de structură.

Spaţiul delimitat de axele 5 şi 6, respectiv B şi C este destinat unui rezervor de apă care se întinde pe toată înălţimea subsolului. Acesta este împărţit în două părţi printr-un perete intermediar. Cum există posibilitatea ca una dintre părţi să fie plină iar cealaltă goală, solicitarea în peretele intermediar este deosebită, iar din acest motiv s-a recurs la un perete de rigidizare (cu goluri pentru circulaţia apei) care se leagă de peretele liftului. Toţi aceşti pereţi intermediari ca şi placa de la cota +/- 0.00 m de peste rezervor se toarnă ulterior execuţiei subsolului. Pe perioada construcţiei acest spaţiu se foloseşte ca gol tehnologic pentru aducerea / evacuarea materialelor, utilajelor şi a forţei de muncă necesare.

Fundaţii

Incinta din pereţi mulaţi

Rolul incintei din pereţi mulaţi este de susţinere a pereţilor săpăturii (asigurând, în acelaşi timp protecţia construcţiilor învecinate) şi de etanşare a excavaţiei în timpul execuţiei.

Adâncimea pereţilor (Fig.6) a fost determinată de cota la care stratul de argilă este continuu pe amplasament şi impermeabil (fără lentile nisipoase). Studiul geotehnic şi hidrogeologic elaborat de AGISFOR S.A. a detaliat acest aspect prin efectuarea unor încercări succesive de “închidere” a straturilor acvifere în forajele executate. A devenit posibilă izolarea practic perfectă a incintei din pereţi mulaţi; cele cinci puţuri-filtre au fost acţionate intermitent pentru extragerea apei conţinute iniţial în porii formaţiunilor granulare şi a eventualului aflux (foarte slab) din exterior. În acest fel nivelul apei subterane a rămas neschimbat în afara incintei (dispărând riscul producerii unor tasări ale clădirilor învecinate, datorate creşterii presiunii geologice efective în straturile de fundare şi chiar a antrenării unor particule din aceste straturi), iar reducerea presiunii apei în orizontul nisipos (cuprins între cotele -22,50…-24,50) a diminuat efectul subpresiunii care ar fi putut provoca ridicarea fundului excavaţiei (a se vedea Fig.6).

Calcului incintei s-a realizat cu reproducerea etapelor succesive de execuţie, pentru teren fiind admis un model elaso-plastic de comportare [3].

Au fost determinaţi prin încercări efectuate în laboratorul Catedrei de Geotehnică şi Fundaţii din UTCB – pentru straturile coezive, respectiv pe baza datelor de penetrare – pentru straturile nisipoase, următorii parametri necesari calculului:

• greutatea volumică (g) şi greutatea volumică submersată (g’),
• modulul de deformaţie lineară (E),
• unghiul de frecare (F) şi coeziunea (c),
• coeficientul de presiune în stare de repaus (K₀).

În Fig.8 se prezintă diagramele de momente încovoietoare (pe un metru liniar de perete) calculate pentru etapele finale de execuţie a excavaţiei:

• etapa 3, excavaţie la -8,85 şi execuţie planşeu sub subsolul III,
• etapa 4, excavaţie la -11,65 şi execuţie planşeusub subsolul IV,
• etapa 5, excavaţie finală (-16,35) – înainte de turnarea radierului.

În Fig.9 se poate urmări variaţia pe verticală a deplasării calculate a peretelui pentru etapa 5 de execuţie; în aceeaşi figură se arată deplasările măsurate în secţiunea cea mai expusă (la mijlocul aliniamentului învecinat cu o clădire existentă P+3).

Radierul şi piloţii sistemului de fundare

Piloţii au fost realizaţi cu lungimi variabile, în funcţie de încărcarea transmisă de stâlpi în faza de execuţie a infastructurii. În etapa premergătoare turnării radierului (cu excavaţia dusă la cota finală -16,35) au rezultat prin calcul capacităţi portante R=3300…..4800 kN, pentru valori ale fişei active l’=12….20m. La un număr restâns de piloţi cu fişa de 20m, la care încărcările de calcul în faza de execuţie au depăşit 4800 kN s-a recurs la injectarea bazei după betonare.

Capacităţile portante prezumate au fost confirmate prin încărcări de probă efectuate de AGISFOR S.A.

Piloţii fiind opriţi cu baza în stratul de argilă plastic vârtoasă şi lucrând ca elemente flotante, după realizarea radierului sistemul de fundare transmite terenului încărcările structurii definitive prin conlucrarea celor două elemente portante: piloţii şi radierul.

Calculul „radierului pilotat” s-a realizat pe baza unor rezolvări recente [4,5], punând condiţia de deformare comună a radierului, grupului de piloţi şi a masivului de fundare (considerat ca un semispaţiu linear deformabil). A rezultat că încărcarea totală aplicată fundaţiei este preluată în proporţie de cca.55% de piloţi, iar restul de 45% se transmite terenului direct pe talpa radierului.

Radierul a fost calculat în ipoteza rezemării pe un mediu elastic discret (Winkler), introducân-du-se coeficienţii de rigiditate (coeficienţi de pat) rezultaţi atât pentru piloţi cât şi pentru teren, din calculul de conlucrare descris anterior.

Tasarea probabilă a sistemului de fundare, calculată pentru gruparea fundamentală de acţiuni (conform STAS 2561/3-90) a rezultat s=3….5cm  (în funcţie de viteza de refacere a subpresiunii pe talpa radierului).

Monitorizarea construcţiei şi a clădirilor învecinate

În pereţii mulaţi, în fiecare din zonele centrale ale celor patru aliniamente principale, s-au montat tuburi înclinometrice pentru măsurarea deplasărilor orizontale. Observaţiile au fost efectuate de ICIM Bucureşti în etapele caracteristice de realizare a excavaţiei şi de betonare a planşeelor intermediare şi a radierului.

În Fig.9 se arată deplasările orizontale maxime (d), normale pe planul peretelui, măsurate la sfărşitul etapei “5” de execuţie (corespunzătoare execuţiei finale a excavaţiei şi betonării complete a radierului). Se constată o bună concordanţă a valorilor măsurate cu cele calculate, cu excepţia bazei peretelui (sub cota -18,0), unde deplasările reale sunt sensibil inferioare celor rezultate din calcul, probabil din cauza creşterii cu adâncimea a rigidităţii  stratului de argilă.

Se remarcă faptul că aceste deplasări orizontale ale peretelui au provocat tasări reduse (s=2…6mm) ale clădirii din imediata vecinătate (bloc de locuinţe P+3 etaje).

Tasările construcţiei aflată în execuţie la data de 15.03.2004 cu structura metalică asamblată complet şi cu lucrările de betonare realizate complet în cazul planşeelor, respectiv până la etajul 13 pentru pereţii de beton, au fost măsurate pe stâlpii principali şi în nucleul antiseismic şi se situează în domeniul de valori s=10…22mm.

Structura de rezistenţă verticală

Structura de rezistenţă verticală are trei componente principale, nucleul central şi contravântuirile de faţadă fiind participante la preluarea acţiunilor orizontale induse de acţiunea seismului şi vântului, în timp ce stâlpii metalici (care împreună cu grinzile principale alcătuiesc cadre metalice spaţiale) sunt destinaţi să preia numai încărcări gravitaţionale.

Rigiditatea de ansamblu este dată de nucleu care a fost conceput din beton cu armătură rigidă având diagonale care realizează o triangulaţie. Un asemenea sistem are deformaţii mai mici din lunecare ceea ce conduce la curbe histeretice ample, adică cu consum mare de energie. Sistemul cu materiale compozite este actualmente folosit pe scară tot mai mare, nu numai pentru probleme de capacitate, ci în mod special pentru capacitatea de a disipa energia în domeniul de comportare neliniar.

Toate piesele metalice sunt legate de partea de beton cu gujoane sudate şi piese metalice care asigură conlucrarea.

Tot din raţiuni energetice cele două contravântuiri metalice aparente cu diagonale în K sunt prinse cu buloane pretensionate şi asigură o absorbţie de energie prin frecare uscată.

În ceea ce priveşte sistemul de îmbinare, acesta a fost conceput, în general, cu buloane. Acest sistem permite lucrul pe timp de iarnă şi este recomandabil deoarece măreşte amortizarea sistemului şi reduce efectele dinamice ale acţiunilor severe în plan orizontal.

Tipul de imbinare grindă-stâlp sau grindă-grindă este o conecţie cu preluarea momentelor încovoietoare, îmbinarea nefăcându-se la capacitate, ci la eforturile determinate din analiza structurii. Trei sunt motivele pentru care s-a optat pentru conecţia de tip încastrare şi nu pentru o conecţie de tip articulat:

• pentru a se evita deformaţii mari ale grinzilor de planşeu, realizându-se astfel o rigiditate corespunzătoare a planşeului;
• pentru asigurarea unei anume hiperstaticităţi, evitându-se astfel fenomene de colaps progresiv în cazul excepţional al cedării unei bare;
• pentru a ajuta la rigiditatea de ansamblu a clădirii.

Nucleul central

Este amplasat între axele B şi C, respectiv 2 şi 7, având dimensiunile brute 8.40 x 31.80 m şi o suprafaţă de cca. 267 m² şi grupează casele de lifturi şi de scări, ghenele de instalaţii, etc. Acesta este alcătuit din pereţi de beton armat cu armătură rigidă, şi este tronsonat pe verticală în componente ce diferă din punct de vedere al profilelor utilizate şi a calităţii betonului din componenţa lor C32/40 până la etajul 4, inclusiv, iar apoi C20/25.

Profilele metalice verticale care constituie armătura rigidă verticală au fost alese din categoria aşa numitelor europrofile, iar clasa utilizată a fost cea a profilelor HD 400, desigur de mărimi diferite în funcţie de nivelul şi elementul în care sunt amplasate. Păstrarea aceleiaşi clase de profile pe toată înălţimea structurii se justifică din punct de vedere tehnologic. Astfel toate profilele din clasa HD 400, chiar dacă au dimensiuni generale diferite, distanţa dintre tălpi este întotdeauna aceeaşi, respectiv 320 mm. Acest lucru este util pentru uşurinţa execuţiei. Toate îmbinările între profilele verticale de acelaşi tip se vor face bulonat, cu şuruburi din clasa 10.9. În schimb la schimbarea tipului de profil se va opta pentru îmbinare sudată efectuată în uzină.

Profilele metalice orizontale ce fac parte din scheletul metalic al nucleului de beton armat cu armătură rigidă au fost de tip W 460 .

Pentru diagonalele nucleului s-a optat pentru profile rotunde tubulare de tip  F 273, motivaţia constituind-o faptul că profilul rotund permite cel mai uşor betonarea.

Nucleul central are aportul covârşitor la preluarea acţiunilor orizontale.

Contravântuirile metalice laterale

Sunt amplasate în axele 1’ şi 8’ şi sunt alcătuite din câte doi stâlpi dispuşi în axele D şi E, legaţi între ei prin grinzi metalice la fiecare nivel şi prin diagonale în K, amplasate de asemenea la fiecare nivel.

Această din urmă componentă a sistemului structural – contravântuirile metalice laterale – a fost dispusă pentru preluarea efectelor torsiunii generale, pentru echilibrarea nucleului , amplasat uşor excentric.

Stâlpii metalici

Stâlpii metalici, împreună cu grinzile constituie cadrele metalice destinate să preia şi să transmită la fundaţii o bună parte din încărcările gravitaţionale. Eforturile induse de seism în stâlpi sunt nesemnificative, iar secţiunea este dictată de capacitatea de preluare a compresiunilor.

Stâlpii metalici sunt realizaţi din aceeaşi clasă de profile ca şi profilele verticale din nucleu.

Pentru protecţia la foc, la nivelul infrastructurii ei se betonează ajungând la secţiuni F80 cm, iar în suprastructură s-a recurs la tratarea lor superficială cu un torcret rezistent la foc sau îmbrăcarea cu elemente de finisaj termorezistente.

Structura de rezistenţă orizontală

Structura de rezistenţă orizontală este realizată din planşee amplasate între nucleul central şi elementele verticale de contur. S-a urmărit o soluţie de planşeu pe cât posibil uşoară, pentru limitarea greutăţii şi deci a sarcinii seismice de calcul. În acelaşi timp însă s-a dorit realizarea unei contravântuiri în plan orizontal de tip şaibă, care să asigure conlucrarea între elementele verticale sub sarcini orizontale. Astfel s-a ajuns la o soluţie de planşeu cu grinzi metalice principale, grinzi cu zăbrele secundare şi o placă de beton armat de 12 cm grosime (cu excepţia zonei interioare nucleului unde placa are 15 cm grosime).

Profilele metalice utilizate în elementele orizontale sunt de tip W, începând de la W 250 şi până la W 690 după rolul sau locul amplasării. Profilele mari constituie grinzi principale sau acţionează pe deschideri foarte mari şi sub încărcări considerabile. De remarcat că pentru unele profile hotărâtoare a fost nu starea limită de rezistenţă ci starea limita de exploatare normală, respectiv verificarea de săgeată. Din acest motiv ele s-au montat cu contrasăgeată. Dispoziţia profilelor a fost gândită pe de o parte în raport cu încărcările pe care le preiau, cu solicitările pe care trebuie să le transmită încărcărilor verticale şi în general, în raport cu configuraţia clădirii.

Să amintim că la faza PT a proiectului, noi am propus o soluţie pentru grinzile secundare realizată tot din Europrofile (HE 300AA) dispuse la un interax de 2.60 m. Soluţia cu grinzi cu zăbrele dispuse la 0.9…1.25 m interax a rezultat după stabilirea constructorului părţii de oţel a structurii (Canam Manac) care a propus grinzile cu zăbrele Hambro. Grinzile cu zăbrele nu aduc o economie în realizarea structurii (o mică economie în ceea ce priveşte cantitatea de oţel, dar contrabalansată de costul protecţiei la foc), însă sistemul propus de firma Canam Manac a avut marele avantaj că a eliminat sprijinirile cofrajelor ca şi sprijinire provizorie a plăcilor după turnare, întrucât placa de cofraj reazemă direct pe talpa superioară a grinzilor cu zăbrele.

Calculul structurii

Calculul structurii s-a efectuat cu ajutorul programului de calcul automat STAAD/Pro produs de Research Engineering din California. A fost efectuată atât o analiză modală precum şi o analiză statică la care s-au luat ca ipoteze de calcul seismul pe direcţiile principale precum şi acţionând la 45°, ipoteză care de multe ori conduce la cele mai defavorabile solicitări.

S-au făcut verificări la starea limită de rezistenţă precum şi la starea limită de exploatare normală.

Să amintim ca rezultate ale analizei modale valorile perioadelor primelor moduri de vibraţie, precum şi factorii lor de participare :

Au fost luate în considerare la calculul structurii şi încărcări precum tasările diferenţiate, efectele contracţiei betonului, sau efectele date de diferenţele de temperatură diurne.

Sarcina seismică echivalentă conform P100-92 este cca. 2000 tone pentru o greutate totală a nivelurilor supraterane de cca. 25000 tone. Sarcina seismică procentuală a rezultat ca fiind cca. 8 % din greutatea construcţiei, mărimea ei limitată fiind influenţată în mod considerabil de valoarea coeficientului de echivalenţă dintre un sistem cu un grad de libertate dinamică şi sistemul real, cu n grade de libertate, care este cca. 0.65.

Să amintim că cel mai solicitat stâlp al structurii încasează o forţă axială (la nivelul parterului) de cca. 1000 tone, ea ajungând până la cca. 1750 de tone, la nivelul radierului. Din acest motiv stâlpul metalic din clasa HD 400 a fost dimensionat să preia sarcina de la parter, pentru nivelurile de infrastructură putându-se conta şi pe aportul cămăşii de beton armat de 80 cm diametru.

În articolul prezentat la conferinţa AICPS din anul 2003 şi publicat în Buletinul AICPS nr.1/2003 [1] am făcut referire la o serie de consecinţe, urmare a conceperii şi proiectării acestui sistem structural, din care spicuim:

Ţinând seama de condiţiile de fundare pe amplasament, de caracteristicile structurii proiectate şi de exigenţele suplimentare impuse de construcţiile existente în vecinătate (în special galeria şi staţia de metrou) s-a propus realizarea construcţiei prin execuţia simultană a nivelurilor subterane şi supraterane (procedeu cunoscut şi sub denumirea „top-down”), într-un spaţiu delimitat printr-o incintă de pereţi îngropaţi, fără denivelarea apei subterane în exterior.

Procedeul prezintă, în cazul studiat, următoarele avantaje majore:

1. Se asigură un ritm ridicat de execuţie prin realizarea în acelaşi timp cu cele 5 subsoluri a unei părţi din structura supraterană (parter şi 4-5 etaje);
2. Susţinerea pereţilor mulaţi se realizează prin planşeele – dală ale nivelurilor din subsol, care se betonează pe măsura adâncirii excavaţiei. Este evident că soluţia este cea mai sigură în ceea ce priveşte stabilitatea taluzului şi a clădirilor învecinate, iar posibilitatea de apariţie a unor fenomene nedorite este foarte redusă.
3. Nu este necesară coborârea provizorie a nivelului apei subterane în zona adiacentă construcţiei (prin numeroase puţuri – filtru dispuse în afara amplasamentului), care ar conduce la costuri mari pentru pomparea îndelungată şi ar putea provoca accidente la structurile învecinate (tasări datorate creşterii presiunii geologice, antrenării particulelor fine din straturile necoezive, etc).
4. Planşeele subsolului se toarnă uşor, pe pământ, fără a necesita cofraje şi eşafodaje de susţinere a acestora.
5. Se poate lucra simultan pe mai multe fronturi de lucru, cu echipe de specializări diferite. De exemplu, în acelaşi timp, în subsolul 4 poate lucra o echipă care excavează săpătura, la nivelul subsolurilor 2 şi 3 se cofrează, se armează şi se betonează pereţi de beton armat, iar la etajul 1 se montează structura metalică.
6. Luând în consideraţie toţi factorii care intervin în definitivarea costului rezultă că această soluţie este totuşi cea mai economică.

De ce nu a fost ale sistemul şprăiţuirilor orizontale? Având în vedere adâncimea totală a excavaţiei ar fi fost necesare mai multe orizonturi de contravântuiri metalice orizontale, greu de realizat, deoarece incinta are şi dimensiuni apreciabile în plan, cu necesitatea contravântuirii şi în plan vertical (ar fi rezultat practic o contravântuire metalică spaţială), în orice caz o soluţie mult mai scumpă.

De ce nu s-a optat pentru utilizarea ancorajelor precomprimate? Soluţia a fost exclusă de la început deoarece în apropierea amplasamentului se află o galerie de metrou., astfel că ancorarea nu se poate executa.

Dezavantaje

1. Apar unele complicaţii tehnologice, cum ar fi suspendarea iniţială a planşeelor, subturnări, etc.
2. Dificultăţi de poziţionare şi de ancorare în fundaţii a structurii metalice verticale. Sunt necesare pregătiri speciale, o procedură de execuţie bine puse la punct.
3. Abateri destul de mari (totuşi în limitele normativelor) privind poziţia elementelor verticale de subsol.
4. Sunt necesare lucrări de săpătură speciale (se excavează sub planşeu) cu implicaţii în ceea ce priveşte alegerea sculelor de forare, evacuarea pământului, etc.
5. Pentru a nu exista timpi morţi echipa care realizează suprastructura intră mai târziu în lucru, pentru că în timpul realizării unui nivel de subsol se pot realiza două nivele de suprastructură, iar la un moment dat decalajul poate fi mare, astfel că echipa de la suprastructură va trebui să se oprească. Totuşi, această situaţie poate fi speculată şi transformată într-un avantaj, în cazul în care terenul şi disponibilităţile tehnologice o permit. Dacă sunt întrunite condiţiile de realizare, se pot executa 10-12 nivele din suprastructură până la definitivarea subsolului, iar atunci timpul de punere în operă scade spectaculos.

Este un lucru cunoscut faptul că nu tot ce concep proiectanţii pe planşetele lor are corespondenţă în practică. În cele ce urmează încercăm un comentariu obiectiv privind acordurile şi diferenţele între cele asumate de noi la proiectare şi execuţia propriu-zisă a structurii.

– referitor la observaţia formulată la pct. 4.1.a. se poate concluziona că într-adevăr se poate asigura un ritm ridicat de execuţie (5 subsoluri + 4(5) nivele supraterane în acelaşi timp. Problema care apare aici este că timpul real de realizare a unui nivel de suprastructură este de cca. 10 zile, în timp ce un nivel de infrastructură (cu tehnologia propusă) nu poate fi realizat mai repede de 30 zile. Am sesizat acest dezavantaj (vezi pct. 4.2.e.) dar nu de asemenea amploare. Din acest motiv a fost necesar un decalaj important între atacarea infrastructurii faţă de suprastructură. E adevărat că acest fapt poate fi speculat în sensul că se poate merge cu mult mai multe nivele de suprastructură faţă de cele din infrastructură, desigur dacă sistemul de piloţi poate susţine această sarcină (pentru că radierul se realizează către sfârşitul lucrărilor de infrastructură şi abia atunci poate participa la preluarea solicitărilor. Sistemul poate fi deosebit de atractiv din punct de vedere al ritmului de execuţie dacă se identifică de la început toate posibilităţile tehnologice, iar conceperea să aibă în vedere acest lucru.

– referitor la observaţia de la pct. 4.1.b., anume că se elimină necesitatea sprijinirilor provizorii, prin sprăiţuire sau ancorarea terenului, iar preluare împingerilor date de pământ este asigurată de planşeele executate de infrastructură turnate pe măsura excavării: se poate spune că soluţia abordată constituie un succes din toate punctele de vedere, respectiv economic, tehnic, privind siguranţa şi stabilitatea masivelor de pământ înconjurătoare şi implicit a construcţiilor învecinate (monitorizarea atentă a acestora nu a înregistrat nici o fisură în imobilele învecinate survenite pe parcursul execuţiei lucrării noastre). S-a confirmat că soluţia top-down este cea mai sigură. Şi evident cea mai economică. Execuţia a surprins un efect nebănuit de post-comprimare a planşeelor de subsol, ceea ce conduce la urmări benefice în ceea ce priveşte conformarea acestora. Pe parcursul execuţiei planşeelor de subsol au fost lăsate nişte goluri tehnologice rotunde, cu raza de 1 m, cu armătura montată dar neturnate iniţial, pentru asigurarea ventilării spaţiilor de dedesubt. Pe măsura înaintării excavaţiei s-a putut constata o foarte mică reducere a mărimii acestor goluri, armătura lăsată în interiorul golurilor flambând şi ajungând la săgeţi de 3 cm. Desigur că barele afectate s-au tăiat iar continuitatea s-a asigurat prin intermediul unor cupoane sudate. Acest efect înregistrat a sporit substanţial rezistenţa planşeelor.

– adâncimea până la care au fost realizaţi pereţii mulaţi (-27 m) a fost dictată mai mult de condiţia de impermeabilitate decât de condiţia de stabilitate, stratul de argilă până în care s-a intrat asigurând un ecran protector. Practic, pe parcursul lucrărilor, menţinerea nivelului hidrostatic sub cota săpăturii s-a făcut relativ uşor, pompele de epuizare lucrând la capacităţi reduse, discontinuu. Trebuie însă remarcat lucrările de o calitate deosebită realizate de firma Terom S.A., executantul pereţilor mulaţi care a realizat rosturi între panourile de pereţi mulaţi aproape perfecte, punctele în care s-au înregistrat umeziri ale feţei interioare ecranului de pereţi mulaţi fiind cu totul şi cu totul izolate, iar debitul pătruns foarte mic (practic am avut de a face numai cu umeziri şi nu cu scurgeri ale apelor către interior). Nu trebuie uitat faptul că nivelul hidrostatic din jurul incintei depăşea cu aproape 8 m cota săpăturii. Credem că nivelul de calitate a pereţilor mulaţi realizaţi la această lucrare poate constitui un exemplu de urmat.

– la proiectare am contat pe posibilitatea utilizării unor tehnologii mai avansate (nu mai scumpe!) care ar fi sporit considerabil ritmul de execuţie, tehnologii care nu s-au putut pune în aplicare în lipsa agrementării tehnice, agrementare ce nu s-a obţinut fie din cauza unei abordări târzii, a insuficienţei procedurilor de urmat, fie din motive birocratice. Este vorba de îmbinarea armăturilor cu manşoane filetate în locul sudurii, ceea ce ar fi condus la economii de timp, economice şi de forţă de muncă considerabile. Apoi este vorba de sudarea conectorilor pe structura metalică (conectori care asigură transmiterea solicitărilor de la beton la armătura rigidă), prin procedura de sudare cu arc electric scurt şi nu prin sudarea manuală, convenţională. Până la urmă s-au executat suduri manuale din cauza lipsei agrementărilor (procedeul cu arc electric scurt a fost folosit în urmă cu 15-20 ani la Palatul Parlamentului (!?)) şi a fost vorba de peste o sută de mii de conectori.

– la proiectarea structurii s-a antecalculat o tasare probabilă a clădirii de 3-5 cm  pe parcursul realizării construcţiei, iar în urma efectuării încercărilor de probă pentru piloţi de s-a  estimat o tasare de 4-5 cm. Până la ora actuală (structura realizată în proporţie de 95%) tasarea măsurată este 1…2.2 cm, adică foarte aproape de tasarea calculată pentru acest stadiu. Prin urmare calculele efectuate sunt confirmate de realitate. Altfel, nu s-au înregistrat probleme legate de tasări diferenţiate.

– un succes s-a dovedit şi suspendarea planşeelor de infrastructură de capul peretelui mulat, pe perioada execuţiei, procedură care asigura reazemul marginal al planşeului pe perioada execuţiei. Pe parcursul lucrărilor nu s-au înregistrat evenimente nedorite sub acest aspect, iar economic, tiranţii prevăzuţi au avut un aport nesemnificativ.

– ceea ce consideram la început o mare dificultate, anume realizarea stâlpilor de subsol în acelaşi timp cu piloţii, deci cu abateri dictate de piloţi care sunt mult mai largi decât abaterile admisibile ale structurii metalice, a fost realizat în bune condiţiuni, desigur, cu unele eforturi. Abaterile piloţilor s-au încadrat în limitele admisibile, iar pentru stâlpii metalici a fost asumat în calcul acest aspect. Mai mult, aceste „imperfecţiuni” ale structurii metalice de subsol, au fost anihilate de betonarea tuturor elementelor metalice de subsol.

– pe de altă parte, un dezavantaj s-a dovedit într-adevăr subturnarea de pereţi care a fost necesară la cota -8.85 m. După turnare s-au constatat neuniformităţi în zona de rost, care s-au remediat prin injectare după studierea ultrasonică a zonei.

– în sine, aceste stadii diferite de lucru ale structurii, pe parcursul execuţiei faţă de perioada exploatării, cu scheme statice diferite, au necesitat calcule complexe, cu asumarea unor scenarii diferite.

– structura metalică a luat-o înainte la un moment dat cu 5-6 nivele faţă de cea de beton armat, ceea ce a condus în unele cazuri la necesitatea unei contravântuiri provizorii în plan orizontal pentru asigurarea stabilităţii structurii metalice pe timpul execuţiei, care încasa o sarcină considerabilă din procesul de lucru al macaralelor.

– fiind o lucrare mare, cu mai mulţi beneficiari (sau mai bine zis cu mai mulţi viitori chiriaşi),  fiecare nivel a cerut la un moment dat conformarea lui în acord cu cerinţele fiecărui utilizator în parte, chiar dacă era vorba tot de destinaţia de birouri. Implicaţiile au fost mai mult la nivel de instalaţii dar uneori a condus şi la adaptări structurale, iar din acest motiv au fost necesare mai multe etape de reproiectare (pe zone izolate).

La construcţia clădirii de birouri din piaţa Charles de Gaulle, ţinând seama de condiţiile de fundare pe amplasament, de caracteristicile structurii proiectate şi de exigenţele suplimentare impuse de construcţiile existente în vecinătate (în special galeria şi staţia de metrou) s-a proiectat realizarea construcţiei prin execuţia simultană a nivelurilor subterane şi supraterane (procedeu cunoscut şi sub denumirea „top-down”), într-un spaţiu delimitat printr-o incintă de pereţi îngropaţi, fără denivelarea apei subterane în exterior.

Sistemul este sigur în ceea ce priveşte protecţia incintei propriu-zise şi a clădirilor învecinate, rapid şi destul de avantajos din punct de vedere economic.

Soluţia de realizare a infrastructurilor utilizând tehnologia top-down nu este neapărat cea mai bună şi nu exclude folosirea soluţiilor clasice. Decizia de a utiliza una sau alta dintre soluţii trebuie să se facă pe baza unor analize serioase care să aibă în vedere toate aspectele de realizare, de la elaborarea proiectului, justificări tehnico-economice, până la execuţia propriu-zisă.

În ceea ce priveşte cazul de faţă credem că soluţia proiectată s-a dovedit un succes, iar acest lucru a fost confirmat pe parcursul execuţiei.

Desigur, au existat unele dificultăţi de concepere şi realizare, date în bună parte de caracterul inedit pentru România (este prima construcţie cu 5 subsoluri şi în sine construcţia este una dintre cele mai înalte structuri civile din Bucureşti). Totuşi, printr-o abordare atentă la faza de proiectare şi printr-un efort susţinut pe parcursul execuţiei, echipa noastră a reuşit să controleze în bune condiţiuni realizarea acestui obiectiv.

Acest lucru nu ar fi fost însă posibil fără efortul tuturor colaboratorilor noştri, fără aportul colegilor proiectanţi de la alte specialităţi, fără concursul antreprenorului general şi subantreprenorilor implicaţi în realizarea structurii, fără sprijinul beneficiarului, fără implicarea de cele mai multe ori benefică a autorităţilor. Tuturor celor de mai sus le mulţumim.

Într-o perioadă în care spaţiile construibile din oraşe devin tot mai mici şi mai scumpe, în care sunt necesare din ce în ce mai multe locuri de parcare, subsolurile adânci apar din ce în ce mai des. Credem că se poate merge în jos cu curaj, din ce în ce mai adânc, până la limita posibilităţilor tehnice şi tehnologice şi a rentabilităţii. Experienţa din ţările occidentale arată că acest lucru este posibil în condiţii de siguranţă maxime.

[1] Popp T., Marcu D., Coman M. –Clădire de birouri cu tehnologie Top-Down.  – Buletin AICPS 1/2003

[2] Popp T., Marcu D. – Consideraţii de proiectare pentru structuri cu nucleu de beton armat cu armătură rigidă şi cadre metalice – Buletin AICPS 2/2001

[3] Marcu A., Popa H.:  „La surveillance du comportement d’une structure de soutensement et des batiments avoisinants dans la ville de Bucarest”  – Colloque International de Geotechnique, Beyrouth, 2004.

[4] Randolph M.F., Cancy P. “Efficient design of piled rafts” – Deep Foundations and Anger Piles, Ed.Balkema, 1993

[5] Clancy P., Randolph M.F.: “Analysis and design of piled raft foundations” – Int. Journ. Num. & Anal. Methods in Geotechnics, 1993.