DEZVOLTAREA ȘI MODERNIZAREA AEROPORTULUI INTERNAȚIONAL "HENRI COANDĂ" - SOLUȚII TEHNICE ȘI

TEHNOLOGICE APLICATE PENTRU EXECUȚIA TERMINALULUI PLECĂRI INTERNAȚIONALE "FINGER"

S.C. POPP & ASOCIAŢII S.R.L. 1) , S.C. IPTANA S.A.2)

Rezumat Prezentul articol descrie tehnologia de execuție și montaj a structurii metalice utilizate în cadrul

extinderii Aeroportului Internațional București-Otopeni “Henri Coandă”, structură cu elemente agabaritice ce a trebuit montată într-un timp record, axându-se pe prezentarea proceselor tehnologice ce au asigurat respectarea tuturor condițiilor legate de termenele de execuție fără a face rabat de la nivelul de calitate al lucrărilor executate. Amestecul de materiale, beton armat şi metal, au făcut posibilă construcţia acestei clădiri speciale, combinând într-un sistem structural optim, rezistenţa la forțe orizontale a pereţilor de beton şi aspectul arhitectural dat de structura metalică cu rezistenţa sa ridicată şi formele uşor de modelat. Tehnologia adoptată și o colaborare îndeaproape a proiectantului cu executantul au făcut posibilă realizarea investiției în parametrii impuși de către beneficiar nu numai din punct de vedere al termenului de execuție, dar și din punct de vedere al calității lucrărilor executate.

Abstract This article describes the steel structure assembly and execution technology used for the

development of Romanian International Airport “Henri Coandă” Bucharest – Otopeni, a structure containing oversized elements that had to be erected during a very short period of time. The materials mix, reinforced concrete and steel, made possible the construction of this special building, combining in an optimum structural system the concrete shear walls resistance to earthquake action and the architectural appearance given by the steel structure with its high strength and easy to model capacities. The technology used and a very close collaboration between the structural engineers and the contractor made possible for this investment to be executed according to the beneficiary’s requirements not only from the execution period, but also from the quality point of view.

1) – Ing. Ionel Badea, Ing. Mihaela Dumitrașcu, Ing. Dragoş Marcu, Ing. Mădălin Coman 2) – Ing. Laurențiu Matache, Ing. Teodor Constantinescu, Ing. Mihai Furtună, Arh. Elena Filip, Ing. Alexandru Hohor, Ing. Radu Cărcănescu, Ing. Dan Pătrașcu

1. Prezentare generală

Aeroportul Internaţional Român “HENRI COANDĂ” este situat în Otopeni, la o distanţă de aproximativ 15,00 km de centrul oraşului Bucureşti.

De-a lungul ultimilor 15 ani aeroportul a fost într-un proces continuu de extindere şi o etapă important a acestei extinderi este Faza 3, clădirea noul terminal numit “Finger”-ul.

Ca și în cazul altor construcții importante din zona afectată de activitatea seismică de intensitate ridicată Vrancea, soluția structurală aleasă pentru extinderea Aeroportului Internațional “HENRI COANDĂ” este aceea de structură mixtă, pereți de beton armat pentru preluarea sarcinilor orizontale datorate acțiunii seismice și vântului și cadre metalice pentru preluarea sarcinilor gravitaționale.

Proiectul pentru această investiție a fost elaborat în perioada 2008-2010, execuția lucrărilor de fundații ;i pere;i de beton armat fiind realizate în perioada august 2009 - aprilie 2010, iar lucrările de execuție ale structurii de structurii metalice întinzându-se pe parcursul a şase luni, din luna ianuarie 2010 până în iunie 2010, imobilul fiind dat în exploatare în luna martie 2011.

Antreprenorul general și proiectantul general pentru această investiție a fost ROMAIRPORT S.R.L. Această companie s-a ocupat și de execuția lucrărilor de beton armat.

Proiectul structurii de rezistență a avut la baza proiectul de arhitectură elaborat de către TECHNITAL Spa - Italia.

Proiectul de rezistență a fost elaborat până la nivel de proiect tehnic de către TECHNITAL Spa. Italia, detalierea fiind executată de către POPP & ASOCIAȚII S.R.L. pentru structura metalică și de către IPTANA S.A. pentru elementele de beton armat.

Beneficiarul imobilului este compania C.N.A.I.H.C.B. – Compania Națională Aeroportul Internațional “Henri Coandă” București.

Structura metalică a fost fabricată și montată de către S.C. BOG'ART S.R.L. împreună cu S.C. BOG'ART STEEL S.R.L. și AUTOHTON ALLPIC S.R.L.

Verificarea nedistructivă a îmbinărilor sudate executate pe şantier a fost asigurată de către S.C. ARTIMMEX S.R.L.

Lucrările aferente fațadelor, tip perete cortină, au fost proiectate de către ALUDESIGN S.R.L. și executate de către ALUSYSTEM S.R.L.

Principalele dimensiuni ale clădirii sunt următoarele:

‐ Lungime: 167.00 m; ‐ Lăţime: 60.00 m; ‐ Înălţime: 20.60 m; ‐ Travee principală: 8.40 x 9.60 m; ‐ Deschidere grindă principală de acoperiş: 41.00 m; ‐ Înălţime de etaj:

o Parter: 4.80 m; o Etajul 1: 5.80 m.

2. Descrierea sistemului structural

Fig. 1: Vedere spațială structură metalică

Datorită lungimii mari a clădirii, 167.00 m, a nivelului ridicat al acțiunii seismice și a variaţiei de temperatură clădirea a fost împărțită în două tronsoane. Pentru realizarea rostului seismic și de dilatare s-a optat pentru dublarea elementelor verticale în cazul etajelor curente, în timp ce pentru structura acoperişului, din motive arhitecturale, s-a optat pentru realizarea unui rost de dilataţie la nivelul grinzilor de acoperiș, prin rezemarea grinzilor din tronsonul 2 pe grinzile tronsonului 1 prin intermediul unui aparat de reazem ce permite deplasarea unidirecţională, în lungul grinzilor de acoperiș.

Întrucât Bucureştiul este situat într-o zonă seismică severă, structura este alcătuită din două componente principale: una care are rol de a asigura rezistența și stabilitatea la forţele laterale determinate de acțiunea vântului și în special a seimului şi cea de-a doua care are rol strict de a prelua sarcinile gravitaționale.

Pentru această structură, rezistenţa laterală la acțiuni seismice este asigurată de pereţii structurali din beton, care sunt independenţi sau parte componentă a unui nucleu din beton, cu grosime de 40-60 cm, şi contravântuirile verticale.

Datorită faptului că placa din beton armat prezintă goluri de dimensiuni mari, cu deschideri mari între elementele verticale, nu a putut asigura comportarea de șaibă rigidă, necesară pentru a transfera forţele inerţiale orizontale de la fiecare nivel către pereţii structurali din beton, s-a optat pentru utilizarea unui sistem de contravântuire orizontal.

Sistemul de preluare al forţele gravitaţionale este reprezentat de cadre din metal cu trama de 8.40 x 9.60 m.

Stâlpii din metal sunt realizaţi din trei tipuri de secţiuni: ‐ stâlpi tip cruce de Malta confecționate din două profile HEA550 ‐ țevi rectangulare RHS 500x300x14(20) conform EN 10219 ‐ țevi circulare CHS 864x25 EN 10219.

Stâlpii de tip RHS sunt situate de o parte și de alta a culoarului central al celor două tronsoane, în timp ce stâlpii de tip CHS reprezintă sistemul de susţinere al grinzilor de acoperiş.

Pentru etajele curente, grinzile principale sunt realizate din profile H (HEA sau HEB) şi grinzile secundare din profile IPE.

Datorită deschiderii mari a grinzii de acoperiş, până la 41.00 m, precum şi din motive arhitecturale s-a optat pentru utilizarea unei secțiuni tubulare cu înălțime variabilă. Grinzile de acoperiș au fost realizate din table sudate de grosimi diferite, de la 15 mm până la 60 mm, cu lăţimea de 600 mm şi înălţime până la 2200 mm.

Fig. 2: Grindă principală de susţinere a acoperişului

Fig. 3: Structura acoperişului

Asigurarea rigidității orizontale a acoperișului este asigurată de sistemul de contravântuiri realizate din secţiuni tubulare CHS 139.7 X 8.

În vederea optimizării timpului de execuție, pentru etajele curente, îmbinările pe şantier grindă-stâlp şi stâlp-stâlp sunt realizate folosind buloane, excepţie făcând stâlpii circulari, la care o îmbinare prin sudură a fost solicitată din motive arhitecturale. Pentru stâlpii tip RHS, îmbinarea prin sudură în fabrică a fost preferată de către executantul lucrărilor din metal, pentru a reduce numărul îmbinărilor pe șantier, asigurând în același timp un control înalt al calității îmbinărilor sudate.

Sistemul de contravântuire orizontal folosit la fiecare nivel este realizat din profile UPN, conectate de elementele principale folosind șuruburi.

Îmbinările pentru contravântuirile verticale şi pentru contravântuirile orizontale de la nivelul acoperişului au fost realizate folosind îmbinare cu bolţuri, cu două sau patru planuri de forfecare ale bolţului.

Fundaţiile clădirii sunt de tip grinzi continue din beton armat cu buloane de ancoraj încastrate pentru îmbinarea stâlpilor.

3. Descrierea tehnologiei de montaj

În cazul acestei investiții un rol important l-a jucat tehnologia de execuție și montaj a structurii metalice, structură cu elemente agabaritice ce a trebuit montată într-un timp record, această prezentare axându-se pe descrierea proceselor tehnologice ce au asigurat respectarea tuturor condițiilor legate de termenele de execuție fără a face rabat de la nivelul de calitate al lucrărilor executate. Astfel la demararea lucrărilor de execuție ale structurii metalice a fost elaborat, de comun acord cu antreprenorul general și executanții structurii metalice, proiectul tehnologic care să asigure desfășurarea lucrărilor de confecționare și montaj ale structurii în condiții optime.

Încă de la început a fost separată execuția structurii de beton armat, fundații și pereți, de execuția structurii metalice, fazele principale ale execuției structurii de rezistență fiind următoarele:

- realizarea fundațiilor - execuția pereților de beton armat - montarea structurii metalice - realizarea plăcilor de beton armat. Această etapizare a lucrărilor a asigurat nu numai un bun ritm al execuției dar și o reducere a

riscurilor de reducere a accidentelor pe șantier prin separarea proceselor tehnologice. Așa cum am precizat anterior tehnologia de montaj a structurii metalice a jucat un rol important

în realizarea în condiții optime ale investiției de importanță națională. Tehnologia de montaj a fost dictată de două condiții principale: ‐ Timpul foarte scurt disponibil pentru montajul structurii metalice, de doar patru luni pentru

3500 tone; ‐ Greutatea grinzilor principale de acoperiş, până la 36 tone, care necesitau macarale de mare

capacitate pentru a ridica aceste elemente pe un şantier de construcţii cu dimensiuni limitate. Pentru a asigura aceste două cerinţe principale, a fost pregătită o tehnologie de montaj de la

centru către exterior, folosind următoarea ordine pentru fiecare etapă, prezentată în figurile următoare:

‐ Montajul stâlpilor; ‐ Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +4.80; ‐ Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +10.56; ‐ Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +16.18; ‐ Montajul grinzilor principale de acoperiş; ‐ Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor secundare de acoperiş.

3.1. Etapele de montaj al primului tronson de clădire

Fig. 4: Montajul stâlpilor axele 101, 102, 103,104

Fig. 5: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +4.80

Fig. 6: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +10.56

Fig. 7: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +16.18

Fig. 8: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de acoperiş

Fig. 9: Montajul stâlpilor axele 23’, 24’

Fig. 10: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +4.80

Fig. 11: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +10.56

Fig. 12: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de acoperiş

Fig. 13: Montajul stâlpilor axele 100, 105

Fig. 14: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +4.80

Fig. 15: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +10.56

Fig. 16: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de acoperiş

3.2. Etapele de montaj al tronsonului al doilea de clădire

Fig. 17: Montajul stâlpilor axele 101, 102, 103, 104

Fig. 18: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +4.80

Fig. 19: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +10.56

Fig. 20: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +16.18

Fig. 21: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de acoperiş

Fig. 22: Montajul stâlpilor axele 23’, 24’

Fig. 23: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +4.80

Fig. 24: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de cotă +10.56

Fig. 25: Montajul contravântuirilor orizontale şi al grinzilor de acoperiş O altă măsură adoptată, pentru a reduce timpul de montaj al structurii metalice a fost aceea de a

reduce la minim cantitatea de îmbinări sudate pe șantier, din acest motiv, împreună cu contractorul lucrărilor din metal, am decis următoarele:

‐ îmbinările dintre tronsoanele de stâlpi tip RHS prin sudură în fabrică, rezultând elemente de până la 21,00 m lungime, dimensiune ce a fost autorizată pentru a fi transportată pe drumurile publice;

‐ îmbinarea prin sudură în fabrică a celor trei bucăți de grindă ce alcătuiesc un tronson din cadrul grinzilor de acoperiș, urmând ca pe șantier să se realizeze numai îmbinările prin sudură dintre tronsoanele de grinzi;

‐ relevarea tuturor elementelor metalice înglobate în pereții de beton armat în vederea reducerii detaliilor ce ar fi necesitat adaptări la fața locului ale elementelor deja fabricate în uzină. În acest fel s-a redus considerabil volumul lucrărilor pe șantier de adaptare a anumitor detalii la situația reală.

Având în vedere dimensiunile și greutatea elementelor principale de acoperiş, peste valorile obişnuite, o tehnologie specială a trebuit să fie adoptată pentru a monta aceste elemente structurale folosind macarale obişnuite şi cu abateri limitate. Pentru a putea fi montate aceste elemente s-au respectat următorii paşi:

‐ tronsoanele ce alcătuiesc grinzile principale au fost transportate pe șantier cu cele trei componente sudate din fabrică, atunci când a fost posibil din punctul de vedere al transportului;

‐ partea superioară a stâlpului circular tip CHS şi unul dintre elementele de sprijin ale grinzii de acoperiş au fost sudate din fabrică, în timp ce al doilea element de susţinere a fost asamblat și sudat pe şantier, la sol;

‐ montajul celor trei părţi descrise mai înainte s-a făcut la sol, după o verificare strictă a tronsonului inferior deja montat al stâlpului.

Fig. 26: Tipuri de îmbinări utilizate la montarea unui tronson din cadrul grinzilor principale de acoperiș

Îmbinare prin sudură pe şantier – poziţie finală

Îmbinare prin sudură pe şantier – sudură la sol Îmbinare prin sudură în

fabrică Îmbinare prin sudură pe şantier – sudură poziţie finală

Îmbinare prin sudură pe şantier – sudură la sol

Îmbinare prin sudură în fabrică

Îmbinare prin sudură în fabrică sau pe şantier – sudură la sol

‐ pe baza releveului structurii montate și a preasamblării elementelor de acoperiș s-au putut

realiza la sol corecţiile necesare în vederea păstrării în limitele admisibile ale abaterilor; ‐ toate îmbinările prin sudură dintre elemente sunt realizate la sol; ‐ ansamblul format din tronsonul de grinda de acoperiş, partea superioară a stâlpului CHS şi

elementele de sprijin ale grinzii s-au poziţionat în continuarea părții inferioare a stâlpului deja montat. Pentru montarea unui astfel de ansamblu au fost utilizate trei macarale pentru a aduce elementul la poziţie verticală şi apoi două macarale pentru a îl ridica și poziționa;

‐ singura îmbinare prin sudură la poziţie a fost îmbinarea prin sudură cap la cap dintre cele două tronsoane ale stâlpului CHS;

‐ fiecare îmbinare de tip cap-la-cap executată pe șantier pentru a asigura continuitatea stâlpilor sau a grinzilor de acoperiș a fost verificată cu ultrasunete în proporție de 100%;

‐ toate îmbinările prin sudură executate pe şantier au fost verificate cu pulbere magnetică sau lichid penetrant.

Fig. 27: Verificare sudură pe şantier

Etapele de montaj ale grinzilor de acoperiş sunt prezentate în următoarele imagini:

Fig. 28: Secţiunile 17, 18, 19 asamblate în fabrică

Fig. 29: Montajul la sol, pe şantier al tronsonului superior al stâlpului CHS, al susţinerilor grinzii de acoperiş şi al secţiunii grinzii principale de acoperiş

Fig. 30: Montajul ansamblului de acoperiş şi îmbinarea cu partea inferioară a stâlpului CHS

Fig. 31: Montajul părţii superioare a stâlpului şi al secţiunilor 11, 12, 13, 17, 18, 19 ale grinzii

principale de acoperiş

Fig. 32: Montajul secţiunilor 14, 15, 16 ale grinzii principale de acoperiş

Fig. 33: Partea superioară a stâlpului şi secţiunile 1, 2, 3, 5, 6, 7 ale grinzii principale de

acoperiş

Fig. 34: Montajul secţiunii 4 a grinzii principale de acoperiş

Fig. 35: Montajul secţiunilor 8, 9, 10 ale grinzii principale de acoperiş

4. CONCLUZII Soluţiile tehnice prevăzute pentru construcţia acestei clădiri au asigurat succesul echipei, cu un

ritm de execuţie rapid, asigurând în acelaşi timp un nivel ridicat al calității lucrărilor. Amestecul de materiale, beton armat şi metal, au făcut posibilă construcţia acestei clădiri

speciale, combinând într-un sistem structural optim, rezistenţa la forțe orizontale a pereţilor de beton la acţiunea seismică şi aspectul arhitectural dat de structura metalică cu rezistenţa sa ridicată şi formele uşor de modelat.

Tehnologia adoptată și o colaborare îndeaproape a proiectantului cu executantul au făcut posibilă realizarea investiției în parametrii impuși de către beneficiar nu numai din punct de vedere al termenului de execuție dar și din punct de vedere al calității lucrărilor executate.