Inženieris atklāj, uz kā balstās “Z-Towers” pamati 12
Autors: SIA “IG Kurbads” būvinženieris Normunds Tirāns.
Pats par sevi saprotams, ka cilvēkiem mūsdienās ir aktuāls jautājums par to ēku drošumu, kurās viņi dzīvo vai strādā. Taču gadās, ka drošums tiek apšaubīts nepamatoti – nezināšanas, konkurences cīņas vai citu iemeslu dēļ. Dažādas spekulācijas ir izskanējušas arī par viena no pašlaik nozīmīgākajiem Rīgas projektiem “Z-Towers” drošumu, tādēļ uzskatu par nepieciešamu iepazīstināt plašāku auditoriju ar reālo situāciju un faktiem.
Pārsniedz Latvijas būvnormatīvu un Eirokodeksu prasības
Ēkas projektēšanas sākumā tika piesaistīti vācu un šveiciešu inženieri, kā arī tika noteikts, kādu ēkas drošuma līmeni nepieciešams sasniegt.
Ēka sākotnēji tehniskā projekta stadijā tika projektēta atbilstoši Eirokodeksu un Šveices būvnormatīvu prasībām. Kādēļ Šveices? Tādēļ, ka, 2006.gadā uzsākot projektēšanu, Eirokodeksi vēl nebija tādā mērā sakārtoti, lai, uz tiem balstoties, varētu izstrādāt tik nozīmīgas ēkas projektu.
Ēkas koncepcijas izstrādē tika piesaistīta Šveices inženieru kompānija, ar kuru kopā mēs, Latvijas inženieri, vienojāmies, ka visu konstruktīvo daļu rēķināsim atbilstoši Latvijas būvnormatīviem, bet šveicieši atbilstoši viņu būvnormatīviem, un visi risinājumi būs tādi, kas apmierinās gan Latvijas, gan arī Šveices normatīvu prasības.
Tas nozīmē, ka šai ēkai ir būtiski augstāks drošuma līmenis, salīdzinot ar tā laika Latvijas būvnormatīvu prasībām. Kaut arī 2015. gadā mēs beidzot Latvijā pārgājām uz Eirokodeksiem, arī pašlaik ēkas būvkonstrukciju risinājumi ar uzviju pārsniedz to prasības.
Pāļu pamati balstās dolomīta pamatslānī
Ēka balstās uz pamatīgiem dzelzsbetona pāļiem. To diametrs ir 90 centimetri, 1,2 un 1,5 metri, un tie ir iestrādāti dolomīta pamatslānī.
Būvējot augstceltni, tika veikts nepārtraukts deformāciju monitorings. Pamati zem augstceltnēm deformējās tikai dažu milimetru robežās. Tas šāda izmēra ēkai ir ļoti niecīgs deformāciju lielums – ēkas kopējais augstums no pagraba plātnes līdz augšējajam pārsegumam pārsniedz 140 metrus.
Līdzīga izmēra ēkām vācu inženieri tiecas uz 5 līdz 8 centimetru deformāciju nodrošināšanu. No vienas puses, var apgalvot, ka šīs ēkas pamati ir pat pārāk droši, un bija iespējams ietaupīt. No otras puses, ir jāatzīst, ka Rīgā ir salīdzinoši maza pieredze ar šādām milzīgām slodzēm uz pamatiem, tādēļ piesardzība ir pamatota.
Kad ēkas būvapjoms tika pabeigts un vairākus gadus netika konstatētas jaunas pamatu deformācijas, tad arī deformāciju monitorings tika pārtraukts. Bieži šādām augstceltnēm deformācijas turpinās daudzu gadu garumā. Fakts, ka “Z-Towers” pamatiem pēc visu slodžu pielikšanas deformācijas neprogresē, vēlreiz apliecina, ka ar pamatu risinājumiem mēs esam spēruši krietnu soli drošības virzienā. Mums nav nekādu šaubu par šīs ēkas pamatiem.
Ēka ir projektēta paaugstinātām slodzēm
Projektēšanas sākumstadijā, konsultējoties ar vadošajiem vēja inženieriem no Vācijas, tika pieņemts lēmums ēku projektēt atbilstoši lidostas “Rīga” datiem par maksimālajām novērotajām vēja slodzēm.
Pašlaik spēkā esošie Latvijas būvnormatīvi prasa rēķināties ar vēja slodzēm, kas ir par 20 procentiem mazākas nekā tās, kam projektēts “Z-Towers”.
Arī pie šādām paaugstinātām vēja slodzēm ēkas horizontālās deformācijas 140 metru augstumā nepārsniegs desmit centimetrus – tas nodrošina visaugstāko drošību un komfortu ēkas iemītniekiem.
Ir zināms, ka Ņujorkas un Šanhajas augstceltnēm praksē tiek akceptētas vairākas reizes lielākas horizontālās deformācijas. Ēka spēj izturēt arī seismiskās slodzes – ir veikti būvkonstrukciju aprēķini, kas to apliecina. Jāpiebilst, ka Latvijas būvnormatīvi šādus aprēķinus nepieprasa.
Tāpat ir veikti aprēķini, lai pārbaudītu ēkas konstruktīvo integritāti. Tie apliecina, ka teorētiski ir pat pieļaujams ēkai izņemt jebkuru kolonnu, jo konstrukcijas ir pietiekami integrētas, lai, kaut arī tas izraisītu pārmērīgas deformācijas un apdares plaisāšanu, ēka spētu pretoties sabrukšanai. Ēka ir droša arī sprādzienu un citu neparedzētu incidentu gadījumos.
Tā spēj arī izpildīt prasības, ko izvirza “Unified Facilities Criteria – Design of Buildings to Resist Progressive Collapse UFC 4-023-03”. Šīs ir projektēšanas vadlīnijas, kas nāk no ASV aizsardzības ministrijas struktūrām (U.S. Army Corps of Engineers u.c.) un ir obligātas ASV valdības būvēm. Viss iepriekšminētais mums ļauj droši apgalvot, ka “Z-Towers” pašlaik ir drošākā augstceltne Rīgā.
Ēkas konstrukcijas ir ļoti detalizēti dokumentētas
Ēkas būvniecības laikā dzelzsbetona konstrukcijām tika izstrādāti detalizēti darba rasējumi visaugstākajā detalizācijas pakāpē – tika izzīmēts ikviens stiegrojuma stienis. Arī mēs kā autoruzraugi braucām pieņemt katru sastiegroto konstrukciju pirms betonēšanas. Mums ir fotogrāfijas un pārliecība par to, ka viss ir uzbūvēts tā, kā tas tika uzzīmēts, un šīs ēkas konstrukcijas ir dokumentētas daudz detalizētāk nekā lielākā daļa līdzīgu būvju Rīgā.
Neatsverama būvniecības pieredze Latvijai
Mēs šī projekta attīstības laikā esam guvuši neatsveramu pieredzi. Tas ir sakāms ne tikai par būvizpētēm un projektēšanu, bet arī par pašu būvniecību. Esam varējuši dabā novērot sākotnēju pieņēmumu pareizību un apzināt tās lietas, kam jāvērš īpaša uzmanība, būvējot citas Rīgas augstceltnes.
Vispirms ir jāatzīmē, ka pasūtītāja komanda, jau uzsākot šī projekta attīstīšanu, piesaistīja augstas klases inženierus ar pieredzi augstceltņu projektēšanā un šo procesu uzraudzībā. Darbs kopā ar inženieriem no Vācijas arī noteica to, ka tika veikti salīdzinoši konservatīvi sākotnējie pieņēmumi, bet rezultātā mēs esam ieguvuši ēku, kura ar drošuma līmeni varētu pārspēt arī daudzas vācu augstceltnes.
Šī bija jauna pieredze, gan būvējot četrus pazemes stāvus (10 000 kvadrātmetru izmērā katru) un izbūvējot tos apmēram 12 metrus zem jūras līmeņa, gan arī būvējot augstceltnes, kas augstuma ziņā ievērojami pārspēj visu, kas līdz šim uzcelts Rīgā.
Pāļu testi
Pasūtītājs nodrošināja vairākiem pāļiem testus ar deformāciju un spriegumu mērīšanu visā to garumā, kas mums dod informāciju par unikāliem faktiskajiem grunšu nestspējas datiem. Šie pāļu testi nav ierindas testi – pārbaudes pāļos ir jāiebūvē dārgi mērinstrumenti, ļoti uzmanīgi ir jāveic pāļu betonēšana, lai tās procesā netiktu pārrauti vadi.
Visbeidzot, ir jāanalizē mērījumi, kas ir specifisks darbs, un tā veikšanai tika pieaicināts Baltijā zinošākais ģeotehniķis – Ludviks Furmonavičs (Liudvikas Furmonavičus) no Viļņas Tehniskās universitātes. Šādu testu izmaksas ir būtiski lielākas nekā parasti testi (tās ir rēķināmas desmitos tūkstošu), tādēļ reti kuru pasūtītāju izdodas pierunāt tādus finansēt.
Cik zināms, šādi testi nav veikti nevienai citai Rīgas augstceltnei. Droši zināms ir tas, ka, ja arī kāds ir veicis līdzīgus testus, tad tie nav pieejami Latvijas konstruktoriem un ģeotehniķiem.
Savukārt “Z-Towers” testu dati ir izmantoti gan zinātniskajos pētījumos Rīgas Tehniskajā universitātē, gan arī palīdz inženieriem pieņemt pareizākus lēmumus praktiskā projektēšanā. Šie dati netiek slēpti un ir papildu pievienotā vērtība Latvijas inženieru – konstruktoru un ģeotehniķu izpratnei par Rīgas gruntīm.
Pašsvārstību frekvenču mērījumi
Vēl ir jāatzīmē tas, ka būvniecības laikā, jau sasniedzot 40 metru augstumu virs bāzes stāviem, mēs sākām mērīt augstceltņu pašsvārstību frekvences. Šo mērījumu galvenais iemesls – pārliecināties par to, ka mūsu trīsdimensiju datoraprēķini ir pareizi.
Mēs salīdzinājām augstceltņu izbūvēto būvapjomu pašsvārstību frekvences ar datorā modelēto izbūvēto būvapjomu pašsvārstību frekvencēm.
Darbus veicām kopā ar RTU Būvmehānikas katedras speciālistiem. Tas bija veids, kā pārliecināties par to, ka mūsu aprēķini atbilst tam, kas tiek uzbūvēts. Mēs konstatējām lielisku teorētisko un faktisko datu sakritību, pretējā gadījumā mums nāktos datoraprēķinus koriģēt, kas varētu prasīt arī korekcijas risinājumos.
Līdz šim šāda prakse bija aprakstīta tiltu būvniecībā – pēc uzbūvēšanas tika mērītas tiltu pašsvārstību frekvences, ar ko iespējams pārliecināties par tiltu aprēķinu atbilstību situācijai dabā. Tiltu gadījumā tas ir iespējams tikai pēc konstrukcijas uzbūvēšanas, bet mēs ieguvām informāciju jau “pusceļā” – mums bija iespējas nepieciešamības gadījumā koriģēt gan aprēķinus, gan arī risinājumus.
Šo pieredzi esam aprakstījuši vairākos zinātniskajos rakstos, par ko ir ieinteresējušies arī tuvāku un tālāku valstu inženieri.
“Z-Towers” būvniecības procesam ir ievērojams zināšanu pienesums Latvijas inženieru aprindām.
Mēs vēlētos rosināt arī turpmāk jaunu Latvijas augstceltņu projektēšanā un būvniecībā piemērot ne zemākus standartus. Un pats par sevi saprotams, ka viss projektēšanas un būvniecības process apliecina, ka jaunā augstceltne ir droša – iespējams, pati drošākā visā pilsētā.
