Problemy konstrukcyjne projektowania i realizacji budynków wysokich na przykładzie trzech wieżowców w Gdańsku

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Problemy konstrukcyjne projektowania i realizacji budynków wysokich na przykładzie trzech wieżowców w Gdańsku"

Dagmara Stankiewicz
9 lat temu
Przeglądów:

1 Problemy konstrukcyjne projektowania i realizacji budynków wysokich na przykładzie trzech wieżowców w Gdańsku Prof. zw. dr hab. inż. Tadeusz Godycki-Ćwirko, dr inż. Ryszard Wojdak, Politechnika Gdańska 1. Wprowadzenie (zarys architektoniczno-urbanistyczny) Wieżowce Horyzont w Gdańsku zostały wzniesione w dzielnicy Gdańsk Przymorze położonej na płaskim terenie między porośniętą lasem morenową wysoczyzną a wybrzeżem Bałtyku w sąsiedztwie największego na wybrzeżu 16-klatkowego bloku-falowcu o kilkusetmetrowej długości, w którym mieszka około 4 tysięcy ludzi (rys.1). Rys. 2. Zespół mieszkaniowy Horyzont (wizualizacja) 38 Rys. 1. Widok fragmentu falowca na Przymorzu w Gdańsku [3] Zespół mieszkalny Horyzont pod względem urbanistycznym ma cechy typowe dla zamkniętego osiedla, jednak dzięki elastyczności funkcjonalnej przyziemia może w przyszłości stanowić zaczątek planowanego wielofunkcyjnego centrum ponadosiedlowego. Na rysunku 2 została pokazana wizualizacja kompleksu Horyzont, natomiast na rysunku 3 przedstawiono rzut fundamentów z obrysem płyt fundamentowych budynków oraz stopy fundamentowe garaży poza obrysem budynków, nad którymi znajdują się zielone tarasy. Na rysunku 4 przedstawiono rzut 12 kondygnacji budynków A, B Horyzont 1. Na rysunkach 5 i 6 przedstawiono przekroje pionowe poprzeczne A-A i B-B dotyczące budynków A i B. Rys. 3. Rzut fundamentów z obrysem płyt trzech budynków A, B i C oraz usług C2, C3 i garażu 2. Problemy konstrukcyjno-montażowe Opisany w tym artykule zespół mieszkaniowy Horyzont należy do obiektów, w którym racje rozwiązań architektonicznych i konstrukcyjnych były niekiedy znacząco rozbieżne i wymagały wzajemnych konsultacji i uzgodnień, w celu uzyskania racjonalnych kompromisowych rozwiązań. Problemy konstrukcyjne istniały od samego początku, tzn. od fundamentowania, z uwagi na zespolenie części niskiej trzykondygnacyjnej z budynkami wysokimi 19-kondygnacyjnymi. Z kolei wznoszenie budynków wysokich o licznych

Wprowadzenie (zarys architektoniczno-urbanistyczny) Wieżowce Horyzont w Gdańsku zostały wzniesione w dzielnicy Gdańsk Przymorze położonej na płaskim terenie między porośniętą lasem morenową

2 KONSTRUKCJE ELEMENTY MATERIAŁY B A kilkukondygnacyjne, wsparte na wspornikach tarczowych, do wykonania których niezbędny był projekt deskowania zawieszonego na odpowiedniej kondygnacji. Jak pokazano na rysunku 7 główny ustrój nośny budynków wysokich A, B, C stanowiły słupy żelbetowe usytuowane na monolitycznej płycie fundamentowej o grubości 100 lub 110 cm. Części garażowe trzykondygnacyjne zostały posadowione na stopach fundamentowych. W budynkach wysokich w obrębie kondygnacji podziemnej były zaprojektowane przeciwpożarowe zbiorniki wodne. Rys. 4. Rzuty 12 kondygnacji budynków A i B [3] Rys. 5. Przekrój A-A przez budynek A (budynek B w widoku) [3] Rys. 7. Konstrukcja ścian przyziemia budynku na płycie fundamentowej Z uwagi na usytuowanie garaży, również pod wieżowcami, nie można było ze względów użytkowych doprowadzić wewnętrznych ścian tarcz usztywniających budynek aż do płyty fundamentowej. W tej sytuacji, słupy oraz ściany pod budynkami mieszkalnymi poddane działaniu dużych momentów zginających i sił poprzecznych, musiały być zwieńczone nad trzecią kondygnacją potężnym rusztem belek żelbetowych o ortogonalnym układzie. Ich wysokość w budynkach A i B wynosiła 140 cm, natomiast w C 150 cm, przy szerokości od 50 do 120 cm. Stropy znajdujące się nad poziomem usług zaprojektowano w układzie płytowo-słupowym o grubości płyty 25 cm (rys. 8). W częściach garażowych niskich Rys. 6. Przekrój B-B przez budynek B (budynek A w widoku) [3] loggiach, balkonach i wykuszach o zróżnicowanej funkcji mieszkaniowo-usługowej pomieszczeń zmuszały do szukania unikalnych, racjonalnych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych. Przykładowo duże trudności stwarzały ramy żelbetowe, niekiedy Rys. 8. Stan surowy drugiej kondygnacji budynku B 39

Części garażowe trzykondygnacyjne zostały posadowione na stopach fundamentowych. W budynkach wysokich w obrębie kondygnacji podziemnej były zaprojektowane przeciwpożarowe zbiorniki wodne. Rys. 4.

3 (trzykondygnacyjnych) układ nośny stanowią słupy żelbetowe 35x35 cm oraz 35x40 cm, które wspierają strop żelbetowy monolityczny grubości 20 cm w układzie płytowo-słupowym. Nad częścią usługową przylegającą do budynku C, jak też w obszarze budynków A i B zaprojektowano w układzie płytowo-żebrowym zielony stropodach, którego belki o wysokości od 60 do 80 cm współpracują z płytą krzyżowo zbrojoną grubości 20 cm. Rys. 9. Wykusze z tarasami w budynku B kondygnacje 8, 9 i 10 Ściany nośne wieżowców, w tym wind i klatek schodowych, zaprojektowano w żelbecie monolitycznym o grubości od 15 do 20 cm. Ściany oraz słupy do 8 kondygnacji wykonano z betonu B45, a powyżej z B37. Stropy międzykondygnacyjne oraz stropodachy w budynkach wysokich zaprojektowano typu Filigran o grubości, w zależności od rozpiętości, oscylującej od 20 do 25 cm. W związku z licznymi wykuszami ścian zewnętrznych, np. w budynku B na trzech Rys. 11. Wykusze na górnych kondygnacjach kondygnacjach 8, 9 i 10 (rys. 9), zastosowano stropy żelbetowe monolityczne grubości 25 cm. W budynkach A i B balkony, loggie i ogrody zimowe (płyta denna z balustradą) zostały wykonane jako prefabrykowane. Natomiast w budynku C jedynie balkony wykonano w technologii prefabrykowanej. W celu zmniejszenia efektu mostków termicznych, w płytach wspornikowych pozostawiono szczeliny wypełnione wełną mineralną, przy czym funkcję nośną 40 Rys. 10. Szczegół zbrojenia krawędzi stropu w obszarze styku z prefabrykowanym balkonem Rys. 12. Zbrojenie ramy wykuszu wystającego 1,5 m poza obrys budynku z rysunku 15

z płytą krzyżowo zbrojoną grubości 20 cm. Rys. 9.

4 KONSTRUKCJE ELEMENTY MATERIAŁY Rys. 13. Zbrojenie ramy wykusza 3-kondygnacyjnego Rys. 14. Rama prostopadła do wykusza 3-kondygnacyjnego spełniły przewiązki żelbetowe o szerokości 30 i 40 cm (rys.10). Tarczowe elementy wsporcze wykuszu wymagały finezyjnie wykonstruowanego zbrojenia, w celu uniknięcia w miejscach koncentracji naprężeń ścinających niszczenia struktury betonu. Poza wykuszami jednokondygnacyjnymi w wieżowcach Horyzont, występują bardzo duże wykusze dochodzące do siedmiu kondygnacji (rys. 11 i 12), o wysięgu poza obrys budynku od 1,5 do 3 m. Ich zawieszenie na korpusie budynku wymagało wykonstruowania wsporników tarczowych o odpowiednio ukształtowanym zbrojeniu na przecinanie. Wykusze te stanowią skomplikowany przestrzenny układ ram żelbetowych zawieszonych na prostopadle do nich usytuowanych wspornikowych tarczach żelbetowych, których pracę dodatkowo komplikują otwory okienne i drzwiowe. Ramy żelbetowe i podziurawione otworami tarcze, stanowiące dla tych ram elementy wsporcze, oparte są często na jednym wspólnym słupie, który w niektórych fragmentach jest ściskany, zaś w innych, pełniąc rolę wieszaka, jest rozciągany. Na rysunku 13 pokazano zbrojenie ramy wykusza 3-kondygnacyjnego (poziomy od +35,43 do +44,04 m). Rama ta z jednej strony została podwieszona do ścian nośnych budynku za pomocą wspornikowo zbrojonych tarcz żelbetowych, z drugiej została zawieszona na skrajnych elementach belek ścian ramy prostopadłej (rys. 14). W tarczowych wspornikach tej ramy do przeniesienia sił poprzecznych z ramy wykusza oprócz zbrojenia ortogonalnego, zastosowano pręty ukośne 12 w postaci pętli. Zmieniająca się geometria na wysokości budynku, w tym różne w pionie usytuowanie ścian i słupów na poszczególnych kondygnacjach, wymusiła stosowanie tarcz, w których konstruowanie zbrojenia nawiązywało do przebiegu strumieni sił schematów rozporowo-ściągowych preferowanych w ostatniej wersji normy amerykańskiej (Strut and Tie model, CODE ACI ). Przykładowo na rysunku 15 przedstawiono zbrojenie tarczy na 8 kondygnacji w budynku B. Tarcza usytuowana w skrajnym górnym narożu poprzecznej wielokondygnacyjnej ramy jest obciążona słupem, na który działa siła 3000 kn. Koncentracja naprężeń ścinających w górnej i dolnej części tarczy w płaszczyźnie styku tarczy ze słupem wymusiła Rys. 15. Zbrojenie tarczy na 8 kondygnacji budynek B dodatkowe stosowanie zbrojenia ukośnego, w celu zredukowania nadmiernego wytężenia betonu, które mogło spowodować lokalne niszczenie struktury betonu. Oprócz trudnych i skomplikowanych problemów konstrukcyjnych w zakresie wymiarowania i konstruowania zbrojenia, wystąpiły również poważne problemy technologiczne realizacji stanu surowego, z uwagi na opisane wykusze kilkukondygnacyjne, jak też jednokondygnacyjny wykusz narożny pokazany na rysunku

Poza wykuszami jednokondygnacyjnymi w wieżowcach Horyzont, występują bardzo duże wykusze dochodzące do siedmiu kondygnacji (rys. 11 i 12), o wysięgu poza obrys budynku od 1,5 do 3 m.

5 BIBLIOGRAFIA [1] ACI Committee 318, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI ) and Commentary (318 R-02) [2] Godycki-Ćwirko T., Wojdak R., Budowle z betonu trwałe dziedzictwo współczesnej cywilizacji. Inżynieria Morska i Geotechnika 3/2005 [3] Synakiewicz M., Wieżowce Horyzont w Gdańsku, Architektura 9/2006 Rys. 16. Jednokondygnacyjny wykusz narożny na 12 kondygnacji Układy nośne ram z attyką musiały zostać wykonane przy pełnym deskowaniu do osiągnięcia przez beton attyki odpowiedniej wytrzymałości, tak aby mogły one przyjąć podwieszone do nich elementy konstrukcji. W tym celu opracowano szczegółowe wytyczne technologiczne dla konstrukcji wsporczej ograniczonej do trzech górnych kondygnacji, co wpłynęło na zmniejszenie kosztów realizacji. Konstrukcję wsporczą pod wykusz w budynku B pokazano na rysunku 17. Po zakończeniu stanu surowego budynku A i B, przystąpiono do etapu wykończenia. W pierwszej kolejności prace wykończeniowe i elewacyjne wykonano w budynku A (rys.18). Obecnie wszystkie trzy budynki zostały już ukończone, w tym A i B zostały zasiedlone. Rys. 17. Konstrukcja wsporcza pod wykusz. Końcowa faza realizacji etapu I budynek B Wnioski Szkielet żelbetowy budynków wysokich stwarza duże możliwości kształtowania elewacji oraz układu mieszkań zróżnicowanych na poszczególnych kondygnacjach, które można adaptować do indywidualnych potrzeb mieszkańców łącząc pomieszczenia, a nawet sąsiednie mieszkania. Powyższy stan stymuluje architektów do kreowania wyszukanych, niestandardowych rozwiązań funkcji wnętrz i elewacji, którym towarzyszy przestrzenna, skomplikowana struktura szkieletu żelbetowego. W tego typu obiektach w sposób zasadniczy wzrasta twórcza rola inżyniera konstruktora, nie tylko na etapie projektu konstrukcyjnego (obliczenia statyczne, rysunki konstrukcyjne), lecz także przy opracowaniu koncepcji architektonicznej. Rys. 18. Fragment elewacji budynku A

Jednokondygnacyjny wykusz narożny na 12 kondygnacji Układy nośne ram z attyką musiały zostać wykonane przy pełnym deskowaniu do osiągnięcia przez beton attyki odpowiedniej wytrzymałości, tak aby

Podobne dokumenty

OPIS TECHNICZNY. 3. Charakterystyka budynku

OPIS TECHNICZNY. 3. Charakterystyka budynku OPIS TECHNICZNY 1. Podstawa opracowania 1.1. Zlecenie Zamawiającego. 1.2. Projekt architektury i projekty branżowe. 1.3. Projekt zagospodarowania terenu. 1.4. Uzgodnienia materiałowe z Zamawiającym. 1.5.