Для преображения центральной части немецкого города Штутгарта Ed. Zu..blin AG применяет цифровое геотехническое решение

Возможности анализа и гибкой визуализации PLAXIS 3D повышают эффективность проекта, обеспечивая значительную экономию средств.

Проект башни соответствует требованиям устойчивого развития

Башня высотой в 66 метров на Миланской площади в Штутгарте (Германия) будет располагаться на участке треугольной формы площадью 1800 м2. Общая площадь здания составит 21 тыс. м2. В башне будут размещаться отели двух ведущих брендов с торговыми залами и ресторанами, а также подземный паркинг. Башня строится недалеко от основных городских зданий и Центрального вокзала Штутгарта.

Над проектом стоимостью 150 млн фунтов стерлингов, который станет важнейшим элементом центра Штутгарта с его самобытной и экологичной архитектурой, работает немецкая компания STRABAG Real Estate GmbH. Башня на Миланской площади будет спроектирована и построена с учетом последних тенденций в области устойчивого развития: сады на крыше, зеленые островки на каменном фасаде и просторные общественные пространства. В каменных нишах будут высажены виноградные лозы, которые будут орошаться из системы для сбора дождевой воды.

Выемка грунта открывает два подземных тоннеля

Башня, которую предстояло построить Ed. Züblin AG, должна была располагаться на расстоянии всего 20 см над действующими подземными железнодорожными тоннелями, построенными открытым способом. В ходе выемки грунта подземные тоннели были вскрыты и частично раскопаны с одной стороны так, чтобы один тоннель сформировал уступ на дне котлована.

Вдоль внешней стены тоннеля количество подземных этажей меняется от трех к двум, а положение нижней плиты фундамента нового здания должно быть адаптировано с учетом существующих тоннелей. Одна из сложностей, с которой столкнулась проектная команда, заключалась в том, что владелец тоннеля запретил выемку с одной стороны по причине создания асимметричного горизонтального давления грунта на тоннель. Требование было практически невыполнимым, поскольку существенно усложняло создание котлована и влияло на рентабельность процесса строительства.

Цифровые решения для более тщательного анализа

Реализация строительных задач специалистами Ed. Züblin AG требовала использования надежного цифрового решения, обеспечивающего тщательный геотехнический анализ и расчеты, чтобы определить максимально эффективную стратегию выемки грунта.

Помимо прочего цифровое решение должно было в процессе строительства преобразовывать результаты анализа и расчеты. При этом отклонение результатов от рекомендованных ограничений в геотехническом анализе было недопустимо. Таким образом, геотехническое программное обеспечение должно было обеспечивать надежное управление процессом строительства.

С помощью такого решения также необходимо было добиться четкого и простого взаимодействия с важными заинтересованными сторонами для утверждения предлагаемой концепции строительства.

PLAXIS 3D для анализа сложных деформаций

Геотехническое программное обеспечение PLAXIS 3D применялось для выполнения всех требований проекта, а также для надежного анализа, эффективного поэтапного 3D­моделирования строительства и реализации возможностей гибкой визуализации. Использование PLAXIS 3D сыграло решающую роль в анализе сложных деформаций котлована и двух подземных тоннелей.

В результате была создана трехмерная конечно­элементная модель для всех этапов земляных работ, включая все необходимые конструкции и четыре уровня грунтовых анкеров. Кроме того, в модель были включены фундаментные сваи нового здания, которые будут служить боковой опорой для уменьшения возможных горизонтальных смещений.

Получение разрешения от владельца туннеля

С помощью PLAXIS 3D инженеры­геотехники обеспечили безопасность конструкции по требуемым параметрам, продемонстрировав инновационный подход к строительству и геотехнической разработке.

Надежные расчеты

Результаты анализа PLAXIS 3D показали, что возможны только небольшие горизонтальные прогибы и осадка тоннеля без критических неравномерных смещений в местах стыков сегментов.

Достоверная информация для эффективной совместной работы

После получения результатов расчетов проектировщик тоннеля согласился, что прогнозируемые смещения находятся в пределах, установленных для тоннелей. Основываясь на этой оценке, владелец тоннеля принял адаптированную концепцию выемки грунта, включая обусловленное ею асимметричное давление грунта.

Надежное моделирование и управление строительством

Решение упростило важные аспекты процесса, что помогло спроектировать земляные работы при устройстве котлована и определить последовательность строительства.

Наиболее критическая ситуация в процессе строительства возникла в точке, где один из сегментов тоннеля по диагонали пересекается с подпорной стенкой. Во избежание несовместимых деформаций команда разработала для этого сегмента боковую опору. Стальная конструкция соединяет перекрытие крыши тоннеля с фундаментной плитой нового здания, пока подвальные этажи находятся на стадии строительства. Во время установки стальных распорок берма обеспечивает боковую горизонтальную опору сегмента тоннеля. После установки распорок опорная берма удаляется.

«Особенность данного проекта состояла в том, что одно здание нужно было строить на действующих тоннелях. PLAXIS 3D показал себя эффективным инструментом для изучения геотехнических аспектов в таких ситуациях. Возможности PLAXIS 3D позволили нам вместе с владельцем здания найти более экономичные пути реализации задач проекта, наладив доверительные отношения с владельцем тоннеля. Вместе мы постарались расширить установленные границы, которые могли бы создать серьезные конфликты на этапе строительства», — заявил Йорг Шрайбер (Jörg Schreiber), руководитель группы, геотехническая инженерия.