Готельний комплекс «HILTON»

Progresi Limited, Vazha-Pshavela ave.16, 2 fl. Tbilisi,Georgia
(+995 32) 237 10 09 progresi.ltd@gmail.com

Місце розташування:  Batumi, Georgia

Архітектор: RTKL, Architects of Invention
Розробка проекту: Engenuiti, Progresi Limited
Головний архітектор: Джос Бортсквік
Головний конструктор: Джоні Гігінейшвілі
Скінченно-елементний розрахунок: ЛІРА-САПР
Конструкція будівлі: залізобетон, сталь.
Фундамент: комбінований плитно-пальовий фундамент
Будівельні норми: Eurocode
Статус: будівництво завершено у 2015р.

Архітектурно-планувальні рішення готельного комплексу «HILTON» у м. Батумі були розроблені спеціалізованими проектними організаціями RTKL та Ramboll. За основу вирішення архітектурних та об'ємно-планувальних задач було прийнято проектування комплексу, що складається з двох асиметричних різновисотних веж (H=88м, H=50м), що зводяться на єдиному фундаменті.

Після уважного вивчення представленого першого варіанту готельного комплексу «HILTON», що будується, та результатів комп'ютерного моделювання виникла ідея переробити представлений проект, зберігши його основні концепції. Основна мотивація переробки проекту: різні висоти веж комплексу викликають нерівномірні осідання, що у свою чергу створює серйозні проблеми при визначенні конструктивних особливостей: геометричні розміри конструкцій були задані із застосуванням деформаційних та антисейсмічних швів навколо всього периметра висотних будівель. Таке рішення, у свою чергу, викликало певні проблеми як у конструкціях фундаментів, так і в армуванні несучих елементів.

Існуючі архітектурно-планувальні рішення, розроблені RTKL і Ramboll, були перероблені у творчому союзі з Progresi Limited з точки зору здійснення найбільш прийнятної технології фундування та будівництва та з урахуванням досить складних умов будівництва (комплекс розташований між озером і морем, на слабких ґрунтах (Рис. 2). Складність фундування будівлі полягала не тільки в наявності підземних вод і м'якопластичних глин і пісків в основі будівлі [1, 2], але й у неприйнятних конструктивних рішеннях комплексу, що спричиняють суттєвий перекіс. Тому замість запропонованої архітектурної та конструктивної системи була прийнята вдосконалена каркасна система як для офісної частини будівлі, так і для «житлового будинку», що після детального опрацювання і було погоджено із замовником.

Розгляд варіантів архітектурних та конструктивних рішень, з урахуванням статичних, вітрових та сейсмічних навантажень, а також гідростатичного тиску води, проводився на основі комп'ютерного моделювання із застосуванням програми для розрахунку конструкцій «ЛІРА-САПР».

Головна увага зосереджувалася на питаннях улаштування фундаментів на єдиній основі, а також на архітектурній виразності комплексу загалом. При цьому визначальним залишалося гармонійне поєднання архітектурних форм комплексу з надійністю несучих елементів конструкцій у поєднанні з мінімізацією вартості об'єкту, що будується.

Згідно з початковим (першим) варіантом архітектурної частини проекту, конструкції підвального поверху висотного корпусу та подіуму були відокремлені один від одного антисейсмічним швом (Рис. 3, 4).

На підставі розгляду всіх можливих факторів та багатоваріантного розрахунку та за результатами порівняння варіантів було зроблено висновок, що замість влаштування антисейсмічних швів між вежами, підвальною частиною та подіумом, влаштування антисейсмічного шва доцільне лише між висотними частинами будівлі та подіумом вище підвальних поверхів.

На рівні обох підвальних поверхів краще об'єднання конструкцій у монолітний горизонтальний диск з метою створення потужного та єдиного коробчатого фундаменту під висотною частиною комплексу, що значно покращило умови роботи конструкцій всього комплексу. При цьому відбувається суттєве збільшення жорсткості підвальних конструкцій у порівнянні з попередніми рішеннями, покращуються деформаційні та динамічні показники, скорочується армування фундаментної плити та інших несучих елементів конструкцій..

Вибір типу фундаментів для готельного комплексу «HILTON»

При проектуванні готельного комплексу «HILTON» (комплекс різноповерхових будівель на пальовій основі) виникла характерна суперечність. З одного боку, компактність будівлі у плані та відносно сприятливі інженерно-геологічні умови майданчика дозволяли розглядати варіант улаштування фундаментів на природній основі на суцільній монолітній залізобетонній плиті. Під невеликим шаром техногенних ґрунтів (товщиною до 1,5 м) на глибину до 10-12 м від поверхні залягають озерно-льодовикові пилуваті супіски тугопластичної консистенції і щільні пилуваті піски, що підстилаються напівтвердим моренними супесями. З іншого боку, розрахунки фундаментної плити на основі, робота якого описувалася різними моделями (двохпараметрична модель пружного напівпростору, тривимірна пружно-пластична основа), показали що при прикладанні на фундаментну плиту навантажень від різновисотних веж вона отримує суттєві нерівномірні осідання.

Така величина осідання допускається регіональними геотехнічними нормами (ТСН 50-302-96). Тим не менш, нерівномірність осідань, що виникає при цьому, в 1,5 рази перевищує допустиме значення навіть для плити товщиною 1.5-1.75 м. Таким чином, варіант фундаментної плити виявився проблематичним. Його реалізація можлива лише у тому випадку, якщо надземні конструкції будівлі забезпечують сприйняття зусиль, зумовлених опором розвитку нерівномірних осідань фундаментів. Іншими словами, був потрібний спільний розрахунок будівлі та основи, зміна всього проекту. Автори проекту надземних конструкцій після переконання в тому, що запропонований варіант вигідно відрізняється від первісного, погодилися на зміну всього проекту готельного комплексу в цілому.

Варіантом, який забезпечує нормативну нерівномірність осідань будівлі без урахування його жорсткості, виявилися пальові фундаменти. Усього було занурено близько 200 паль довжиною 18-25м. Очевидно, що вартість пальових фундаментів суттєво перевищила вартість плити.

В результаті, єдино можливим варіантом з точки зору оптимального конструктивного рішення, а також міцності, стійкості та надійності з урахуванням багаторічної експлуатації є застосування комбінованої плитно-пальової конструкції фундаменту.

Надземна конструкція будівлі для готельного комплексу «HILTON»

Район будівництва, за даними геологічних вишукувань, розташований у 8-ми бальній сейсмічній зоні. Численні дослідження проводилися із застосуванням методів комп'ютерного моделювання методом скінченних елементів [3-5] на основі багатоваріантного аналізу вже існуючих проектних рішень, а також нових варіантів, створених з метою вибору найбільш оптимального та прийнятного варіанту як з точки зору архітектурно-планувальних, так і конструктивних рішень. Пакет штучних акселерограм згенерований на основі геолого-геофізичних даних майданчика будівництва [6-9]. Комп'ютерне моделювання та розрахунок несучих конструкцій комплексу як єдиної просторової системи на постійні, тимчасові та короткочасні вертикальні навантаження, а також на горизонтальні сейсмічні та вітрові впливи з урахуванням пульсацій та прискорень, проведений із застосуванням обчислювального програмного комплексу «ЛІРА-САПР».

Кожна з розглянутих моделей мала певні переваги та недоліки з точки зору архітектурно-планувальних рішень, але єдиної думки, якій з них віддати перевагу, не існувало. Згідно з першим варіантом, коли різниця висот будівель становила 5 поверхів і більше (Рис. 1), у конструкціях фундаментів виникали суттєві нерівномірні деформації та зусилля. Нерівномірні деформації у свою чергу були обумовлені не тільки різними висотами веж, а й наявністю деформаційних та антисейсмічних швів у конструкціях підвальних перекриттів (Рис. 3, 4).

В остаточному варіанті архітектурно-планувальних рішень комплекс набув наступних розмірів:

• габарити плану будівельного майданчика готельного комплексу 104х85м;
• висота готельної вежі H=81.835м;
• висота житлової вежі H=81.269м;
• висота подіуму в готельній частині H=20.485м;
• висота подіуму в житловій частині H=14.100м.

Просторова комп'ютерна модель та розрахункова схема задачі наведена на Рис. 6

Висновок

На основі комп'ютерного моделювання в ПК «ЛІРА-САПР», з урахуванням різних факторів та результатів багатоваріантного проектування готельного комплексу «HILTON» у м. Батумі, були прийняті нові та більш удосконалені архітектурні та конструктивні рішення.

Прийняті остаточні просторові рішення замість вихідного, задовольняють усім нормативним вимогам щодо міцності, деформативності, стійкості, витрат будівельних матеріалів та ін. На підставі ретельного аналізу отриманих результатів багатоваріантного проектування було отримано покращений продукт більш надійного та економічного вирішення складних конструктивних систем та містобудівних задач:

• за результатами комп'ютерного моделювання замість двох різновисотних веж було прийнято остаточне рішення - запроектувати їх однакової висоти;
• в остаточному варіанті, конструкція фундаментів виконана у вигляді єдиного двоярусного коробчатого перерізу по всій площі будівлі без деформаційних швів замість суцільної фундаментної плити великої товщини і двоярусного підвалу перекриття, розрізаного навколо (по периметру) кожної вежі антисейсмічними швами.

Зміни, внесені до конструктивної частини проекту, покращили не тільки міцністні характеристики будівель комплексу, але й сприятливо вплинули на архітектурний вигляд всього комплексу в цілому.