Гостиничный комплекс «HILTON»

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

Местоположение:  Batumi, Georgia

Архитектор: RTKL, Architects of Invention
Разработка проекта: Engenuiti, Progresi Limited
Главный архитектор: Джос Бортсквик
Главный конструктор: Джони Гигинейшвили
Конечно-элементный расчет: ЛИРА-САПР
Конструкция здания: железобетон, сталь
Фундамент: комбинированный плитно-свайный фундамент
Строительные нормы: Eurocode
Статус: строительство завершено в 2015г

Архитектурно-планировочные решения гостиничного комплекса «HILTON» в г. Батуми были разработаны специализированными проектными организациями RTKL и Ramboll. За основу решения архитектурных и объемно-планировочных задач было принято проектирование комплекса, состоящего из двух асимметричных разновысотных башен (H=88м, H=50м), возводимых на едином фундаменте.

После внимательного изучения представленного первого варианта строящегося гостиничного комплекса «HILTON» и результатов компьютерного моделирования возникла идея переработать представленный проект, сохранив его основные концепции. Основная мотивация переработки проекта: различные высоты башен комплекса вызывают неравномерные осадки, что в свою очередь создаёт серьезные проблемы при определении конструктивных особенностей: геометрические размеры конструкций были заданы с применением деформационных и антисейсмических швов вокруг всего периметра высотных зданий. Такое решение в свою очередь вызвало определенные проблемы как в конструкциях фундаментов, так и в армировании несущих элементов.

Существующие архитектурно-планировочные решения, разработанные RTKL и Ramboll, были переработаны в творческом союзе с Progresi Limited с точки зрения осуществления наиболее приемлемой технологии фундирования и строительства и с учетом достаточно сложных условий строительства (комплекс расположен между озером и морем, на слабых грунтах (Рис. 2)). Сложность фундирования здания заключалась не только в наличии подземных вод и мягкопластичных глин и песков в основании здания [1, 2], но и в неприемлемых конструктивных решениях комплекса, вызывающих существенный перекос. Поэтому взамен предложенной архитектурной и конструктивной системы была принята усовершенствованная каркасная система как для офисной части здания, так и для «жилого дома», что после детальной проработки и было согласовано с заказчиком.

Рассмотрение вариантов архитектурных и конструктивных решений, с учетом статических, ветровых и сейсмических нагрузок, а также гидростатического давления воды, проводилось на основе компьютерного моделирования с применением программы для расчета конструкций «ЛИРА-САПР».

Главное внимание сосредотачивалось на вопросах устройства фундаментов на едином основании, а также на архитектурной выразительности комплекса в целом. При этом определяющим оставалось гармоничное сочетание архитектурных форм комплекса с надежностью несущих элементов конструкций в сочетании с минимизацией стоимости строящегося объекта.

Согласно первоначальному (первому) варианту архитектурной части проекта, конструкции подвального этажа высотного корпуса и подиума были отделены друг от друга антисейсмическим швом (Рис. 3, 4).

На основании рассмотрения всех возможных факторов и многовариантного расчёта и по результатам сравнения вариантов был сделан вывод, что взамен устройства антисейсмических швов между башнями, подвальной частью и подиумом, устройство антисейсмического шва целесообразно только между высотными частями здания и подиумом выше подвальных этажей.

На уровне обоих подвальных этажей предпочтительнее объединение конструкций в монолитный горизонтальный диск с целью создания мощного и единого коробчатого фундамента под высотной частью комплекса, что значительно улучшило условия работы конструкций всего комплекса. При этом происходит существенное увеличение жесткости подвальных конструкций по сравнению с предыдущими решениями, улучшаются деформационные и динамические показатели, сокращается армирование фундаментной плиты и других несущих элементов конструкций.

Выбор типа фундаментов для гостиничного комплекса «HILTON»

При проектировании гостиничного комплекса «HILTON» (комплекс разноэтажных зданий на свайном основании) возникло характерное противоречие. С одной стороны, компактность здания в плане и относительно благоприятные инженерно-геологические условия площадки позволяли рассматривать вариант устройства фундаментов на естественном основании на сплошной монолитной железобетонной плите. Под небольшим слоем техногенных грунтов (толщиной до 1,5 м) на глубину до 10-12 м от поверхности залегают озерно-ледниковые пылеватые супеси тугопластичной консистенции и плотные пылеватые пески, подстилаемые полутвердыми моренными супесями. С другой стороны, расчеты фундаментной плиты на основании, работа которого описывалась различными моделями (двухпараметрическая модель упругого полупространства, трехмерное упруго-пластическое основание), показали что при приложении на фундаментную плиту нагрузок от разновысотных башен, она получает существенные неравномерные осадки.

Такая величина осадок допускается региональными геотехническими нормами (ТСН 50-302-96). Тем не менее, возникающая при этом неравномерность осадок в 1,5 раза превышает допустимое значение даже для плиты толщиной 1.5-1.75 м. Таким образом, вариант фундаментной плиты оказался проблематичным. Его реализация возможна лишь в том случае, если надземные конструкции здания обеспечивают восприятие усилий, обусловленных сопротивлением развитию неравномерных осадок фундаментов. Иными словами, требовался совместный расчет здания и основания изменение всего проекта. Авторы проекта надземных конструкций после убеждения в том, что предложенный вариант выгодно отличается от первоначального, согласились на изменение всего проекта гостиничного комплекса в целом.

Вариантом, обеспечивающим нормативную неравномерность осадок здания без учета его жесткости, оказались свайные фундаменты. Всего было погружено порядка 200 свай длиной 18-25м. Очевидно, что стоимость свайных фундаментов существенно превысила стоимость плиты.

В результате, единственно возможным вариантом с точки зрения оптимального конструктивного решения, а также прочности, устойчивости и надежности с учетом долголетней эксплуатации является применение комбинированной плитно-свайной конструкции фундамента.

Надземная конструкция здания для гостиничного комплекса «HILTON»

Район строительства, по данным геологических изысканий, расположен в 8-ми бальной сейсмической зоне. Численные исследования проводились с применением методов компьютерного моделирования методом конечных элементов [3-5] на основе многовариантного анализа уже существующих проектных решений, а также новых вариантов, созданных с целью выбора наиболее оптимального и приемлемого варианта как с точки зрения архитектурно-планировочных, так и конструктивных решений. Пакет искусственных акселерограмм сгенерирован на основе геолого-геофизических данных площадки строительства [6-9]. Компьютерное моделирование и расчет несущих конструкций комплекса как единой пространственной системы на постоянные, временные и кратковременные вертикальные нагрузки, а также на горизонтальные сейсмические и ветровые воздействия с учетом пульсаций и ускорений, произведён с применением вычислительного программного комплекса «ЛИРА-САПР».

Каждая из рассмотренных моделей имела определенные достоинства и недостатки с точки зрения архитектурно-планировочных решений, но единого мнения, которой из них отдать предпочтение, не существовало. Согласно первому варианту, когда разность высот зданий составляла 5 этажей и более (Рис. 1), в конструкциях фундаментов возникали существенные неравномерные деформации и усилия. Неравномерные деформации в свою очередь были обусловлены не только разными высотами башен, но и наличием деформационных и антисейсмических швов в конструкциях подвальных перекрытий (Рис. 3, 4).

В окончательном варианте архитектурно-планировочных решений комплекс приобрёл следующие размеры:

• габариты плана строительной площадки гостиничного комплекса 104х85м;
• высота гостиничной башни H=81.835м;
• высота жилой башни H=81.269м;
• высота подиума в гостиничной части H=20.485м;
• высота подиума в жилой части H=14.100м.

Пространственная компьютерная модель и расчетная схема задачи приведена на Рис. 6

Заключение

На основе компьютерного моделирования в ПК «ЛИРА-САПР», с учетом различных факторов и результатов многовариантного проектирования гостиничного комплекса «HILTON» в г. Батуми, были приняты новые и более усовершенствованные архитектурные и конструктивные решения.

Принятые окончательные пространственные решения взамен исходной, удовлетворяют всем нормативным требованиям по прочности, деформативности, устойчивости, расходам строительных материалов и др. На основании тщательного анализа полученных результатов многовариантного проектирования был получен улучшенный продукт более надежного и экономичного решения сложных конструктивных систем и градостроительных задач:

• по результатам компьютерного моделирования взамен двух разновысотных башен было принято окончательное решение - запроектировать их одинаковой высоты;
• в окончательном варианте, конструкция фундаментов выполнена в виде единого двухъярусного коробчатого сечения по всей площади проектируемого здания без деформационных швов взамен сплошной фундаментной плиты большой толщины и двухъярусного подвала перекрытия, разрезанного вокруг (по периметру) каждой башни антисейсмическими швами.

Изменения, внесенные в конструктивную часть проекта, улучшили не только прочностные характеристики зданий комплекса, но и благоприятно повлияли на архитектурный облик всего комплекса в целом.