Cladiri Inalte C1 Introducere

transcript

Master inginerie structurala

5 iunie 2012 Curs cladiri inalte master IS 1

Cladiri inalte

Cursul 1Introducere. Exemplu: Burj Dubai

Introducere. Exemplu: Burj Dubai

Criterii si definitii

• Ce este o cladire inalta ?Anthony Wood (Congresul IABSE, 2008):

• a) Inalta fata de context.

Nu conteaza numai inaltimea absoluta, ci si contextul urban. De exemplu, o cladire de 12 etaje nu este considerata inalta in Chicago sau Hong Kong, dar intr-un oras mic di Europa poate fi mult mai inalta decat cladirile celelate.

• b) Proportiile

Exista numeroase cladiri care nu sunt prea inalte, dar sunt foarte zvelte, ceea ce le da aparenta unei cladiri inalte, mai ales intr-o zona cu cladiri joase. Pe de alta parte, multe cladiri cu arie mare in plan in raport cu inaltimea nu par inalte.

• c) Tehnologiile pentru cladiri inalte

Daca se folosesc tehnologii specifice datorita inaltimii (sistem de lifturi, sistem de contravantuire).

Wood conchide ca 50 m. ar putea fi pragul de inaltime de la care cladirea este “inalta”.CTBUH considera “inalte” cladirile de peste 200 m. si “superinalte” cladirile de peste 300 m.

Criterii si definitii

• De ce se construiesc cladiri inalte ?

• a) Rezolvarea problemei densitatii

de populatie in zonele urbane

• b) Simbolistica cladirii inalte (“Tall is power”)

Tendinta 1: cresterea in inaltime

Inaltimea medie a primelor 100 de cladiri a crescut intre anul 2000 sianul 2010 de la 297 m la 349 m, adica cu 22%

adica cu 22%

Tendinta 1: cresterea in inaltime

Tendinta 2: Cresterea in numar (CTBUH Journal 1/2010)

Tendinta 3: schimbare in distributia geografica

Tendinta 4: schimbare in functiuni

Tendinta 5: schimbare in materiale

beton otel otel beton beton beton mixta beton beton beton

7 din cele mai inalte 10 cladiri terminate in 2009 au structura de beton.Taipei 101 este doar pentru referinta. Clasamentul nu cuprinde Burj Dubai care a fost terminat in ultimile zile ale lui 2009 si are structura de beton.

Tendinta 6: schimbarea esteticii

Chrysler Building (NY 1930) Seagram Building (NY 1958) Bahrain World Trade Center (2008)

Tendinta 7: sustenabilitate

Pearl River Tower (China 2009)

Khalifa

Cea mai inaltacladire din lume:

Burj Khalifa - cea mai inalta cladire din lume

Burj Khalifa in cifre

Inaltime 828.00 mUltimul etaj 621.30 mInaltime la varf 830.00 mEtaje 162Subsoluri 2Ascensoare 57Aria construita 464.511 m² Locuri parcare 3000Apartmente 900Camere hotel 144

Durata constructiei 47 luniValoarea investitiei 663.163.000 €

Dezvoltator EmaarArchitect Skidmore Owings & MerrillStructura Skidmore Owings & MerrillInstalatii ETA M&EAntreprenor general Samsung Engineering and Construction

ArabtecBesix

Descrierea sistemului structural

Preluarea fortelor orizontale

Sistemul structural este constitut dintr-un nucleu hexagonal sprijinit de 3 contraforti dispusi la 120o, constituiti din peretii culoarelor.Stalpi marginali sunt antrenati printr-un sistem de 5 centuri dispuse in dreptul etajelor tehnice.Retragerile se fac “in spirala” si imbunatatesc raspunsul la vant.

Plansee

Placi de beton armate pe doua directii cu grosimi intre 225 mm si300 mm, si deschideri de circa 9.00 m.

Antena

Este o structura metalica cu contravantuiri centrice, de 200 m inaltime.

Antena

Este o structura metalica cu contravantuiri centrice, de 200 m inaltime.

Fundatia

Este un radier de beton armat de 3,7 m grosime, asezat pe 194 pilotiforati de 1,5 m diametru si 43 m lungime.

Calculul structural

Calculul structural a fost facut cu programul ETABS. Modelul complet 3D contine 73.500 elemente shell si are 75.000 de noduri.

Modul 1 de vibratie (a) este de translatie si are perioada proprie de 11,3 s.Modul 2 este tot de translatie, perpendicular pe primul si are T = 10,2s. Primul mod de torsiune este 5, cu T = 4,3 s.

Ingineria vantului

Au fost efectuate studii pe model aeroelastic si pe balanta, la scara 1: 500, si pe model rigid la scara 1:500, in tunelul de vant de la Guelph, Ontario, Canada, de catre Dr Peter Irwin.

Principalele obiective urmarite:

Principalele obiective urmarite:-Determinarea rezultantei eforturilor din vant;-Determinarea presiunilor pe fatada;-Reducerea oscilatiilor transversale datorita vartejurilor

Ingineria vantului

Determinarea rezultantei eforturilor din vant

Ingineria vantului

Reducerea oscilatiilor transversale

Initial predictions obtained in May 2003, at over 37 milli-g for the 5 year return period were well above the ISO standard recommended values. However, through a combination of reorienting the tower, adjusting its shape, modifying the structural properties, and more in-depth studies of the wind statistics for the region the predictions came down By the end of 2004 November 2003 they had come down to about 19 milli-g for the same return period and at a slightly higher level. About half of this improvement came about as a result of improved knowledge of the wind statistics and the rest through re-orientation, structural improvements and shape adjustments. Subsequently, when the aeroelastic model results became available the predictions were further improved.

Ingineria vantului

Determinarea presiunilor pe fatade

Evaluarea efectelor de durata si ale etapelor de

construire

Efectele curgerii lente, contractiei, ale incarcarii in etape si ale tasarilor fundatiei au fost luate prin calcul cu ajutorul a 15 modele FE 3D, fiecare reprezentand o etapa din constructia turnului.

Evaluarea efectelor de durata si ale etapelor de

construire

Datorita compatibilitatii deformatiilor intre armatura si beton, intr-un stalp de beton armat, ca urmare a curgerii lente si contractiei betonului, eforturile

si contractiei betonului, eforturile in armatura cresc in timp, iar cele din beton scad.

Proiectarea riglelor de cuplare

Datorita inaltimii limitate si a fortelor taietoare mari, o parte din riglele de cuplare au fost realizate in solutie mixta (cu inima metalica).

Executia structurii

Etapele constructiei

Etapa 0: 0-18 Etapa 1: 19-25

Etapa 2: 26-33 Etapa 1: 34-42

Etapa 9: 94-111 Etapa 11: 116-138

Etapa 12: 139-143 Etapa 11: 144-147

Etapa 14: 148-151 Etapa 15: 151-155

Etapa 17: 155-160 Varful metalic

Pomparea betonului

Asigurarea pompabilităţi pentru aceste înăţimi record a fost cea mai dificilă problemă de proiectare, ţinând cont mai ales de temperaturile ridicate din timpul verii. Au fost dezvoltate 4 amestecuri diferite pentru a reduce presiunea de pompare pe măsură ce creşte înălţimea clădirii.

Amestecul curent conţine 13% cenuşi zburătoare şi 10% SUF cu dimensiunea maximă a agregatului de 20 mm. Amestecul este autocompactant, cu o răspândire medie de circa 600 mm, şi a fost folosit

răspândire medie de circa 600 mm, şi a fost folosit până când presiunea de pompare a depăşit 200 bari. După aceasta a fost folosit un amestec cu dimensiunea maximă a agregatului de 14 mm şi 20% cenuşi zburătoare şi autocompactant, menţinând rezistenţa pe cub de 80 MPa. Peste nivelul 127, cerinţele structurale sunt de numai 60 MPa rezistenţă la compresiune pe cub, şi s-a folosit un amestec cu dimensiunea maximă a agregatului

de 10 mm.

Turnarea betonului in radier

S-au efectuat teste privind caldura de hidratare pe “machete” – cuburi cu latura de 3,7 m.Reţeta betonului C50/60 foloseşte un ciment compozit cu 25% cenuşi zburatoare, 7% SUF, şi un raport a/c de 0,32. Amestecul a fost proiectat să fie autocompactant, utilizânt un aditiv superplastifiant astfel încât să se obţină o raspândire de 675 ± 75 mm, şi să se reducă

posibilitatea de apariţie a defectelor la turnare.

Apa subterană în zona infrastructurii este deosebit de agresivă, cu cloruri în concentraţie de până la 4,5% şi sulfaţi până la 0,6%, fiind mai mari chiar decât în apa de mare. În consecinţă, asigurarea durabilităţii a fost un

factor determinant la proiectare radierului şi piloţilor.

Cofrarea

Ciclul de executie a fost de 3 zile

Fatadele

Macheta Testul dinamic de penetrare a apei

Fatadele

Detalii tipice ale panoului de fatada

Fatadele

Tipizarea panourilor de fatada

Proiectarea teraselor

Macheta 1:250

Proiectarea teraselor

Studiul pentru ecranele de divizare a curentilor de aer

Proiectarea intrarii

Concluzii

• Constructia de cladiri inalte a crescut spectaculos in ultimele 2 decenii

• Centrul de greutate s-a mutat in Asia si Golf

• Proiectarea si constructia unei cladiri inalte pun probleme tehnice deosebit de dificile si complexe

Cladiri Inalte C1 Introducere

Documents