Jedes Lager wurde bis zur vollen ULS-Belastung getestet
Für jedes Lager ausgestellte Prüfbescheinigungen
Einbauplan für jedes Lager, jede Scherpassfeder und jede seitliche Verankerung
Die Herausforderung
Im Rahmen einer umfassenden Sanierung einer der größten und führenden forschungsorientierten Hochschuleinrichtungen Großbritanniens hat Farrat ein 27-Millionen-Pfund-Projekt durchgeführt, um der Queen Mary University eine neue Einrichtung für Hochschulabsolventen zu verschaffen.
Das achtstöckige Gebäude besteht aus einem 750 Tonnen schweren Stahlrahmen mit Betonkernen, einer Ziegelfassade und einem Vorhangfassadensystem. Es befindet sich in unmittelbarer Nähe eines besonders flachen Abschnitts der Central Line, auf der den ganzen Tag über alle paar Minuten Züge fahren. Um den Nutzern ein optimales Umfeld zu bieten, beschloss die Universität, in Maßnahmen zur Schwingungsminderung zu investieren, um Störungen zu vermeiden.
Die Lösung
Bereits in einer frühen Phase (RIBA-Phase D) arbeitete Farrat mit dem Konzeptentwicklungsteam des Bauherrn zusammen, um Beratung und Anleitung zur Schwingungsisolierungsstrategie zu leisten, damit die vom Akustikberater Bickerdike Allen Partners (BAP) und dem Statiker des Bauherrn festgelegten akustischen Anforderungen erfüllt werden konnten. Das Gebäude sollte als 8-geschossige Stahlkonstruktion ohne Untergeschoss errichtet werden, sodass die Erdgeschossdecke direkt von den Pfahlkopfplatten getragen wurde.
BAP empfahl, bei Gebäuden auf Pfahlfundamenten einen Zuschlag zu berücksichtigen, um den angenommenen Kopplungsverlust zwischen dem Boden und dem Pfahl von 4 dB bis 7 dB zu kompensieren. In die Berechnungen wurden Verstärkungsfaktoren von 6 dB einbezogen, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass Stahlrahmenbauteile wie Fußböden und Decken dazu neigen, Schwingungen bei ihrer Eigenfrequenz im Vergleich zu denen im Gebäudefundament zu verstärken.
Gestaltung
Der Entwurf sieht vor Ort gegossene Fundamentbalken vor, wobei die Erdgeschossdecke aus 250 mm starken Fertigteilplatten und einer 50 mm starken Deckschicht besteht. Farrat arbeitete mit BDP zusammen, um die Konstruktion des Tragwerks und des Schwingungsisolierungssystems zu entwickeln und zu verfeinern.
Der Prozess begann damit, dass BDP alle Stützen- und Kernlasten als unbereinigte Eigen- und Nutzlasten an Farrat übermittelte (unbereinigte Lasten sind wichtig, da die Leistung des Isolationssystems von den typischen Betriebslasten abhängt). Farrat setzte daraufhin seine präzisen Tools zur Leistungsvorhersage ein, um akustische Lager für jeden Standort und übermittelte einen Bearing Performance Schedule (BPS) an BDP, das seine Angaben zu den Bolzenverbindungen unter Verwendung der in Farrats BPS angegebenen Federkonstanten in Federn umwandelte.
Obwohl die Gesamtlast des Gebäudes unverändert blieb, führte dies an einigen Stellen zu einer Umverteilung der Lasten innerhalb der Konstruktion. Diese Lasten wurden an Farrat zurückgesendet, um das BPS zu aktualisieren und an BDP zurückzusenden.
[Bildunterschrift id=“attachment_1093″ align=“aligncenter“ width=“840″] Grundriss (GA) der Fundamente mit der Lage der drei Stabilitätskerne.[/Bildunterschrift]
An einigen Stellen musste das Planungsteam horizontale Kräfte berücksichtigen, die durch eine Drehung innerhalb der Fundamentbalken entstanden, bedingt durch die Positionierung der darüber liegenden Stütze und der darunter liegenden Pfahlkappe. Ursprünglich sollte dieser Drehung durch seitliche Aussteifungen entgegengewirkt werden, doch BDP und Farrat stellten fest, dass sie diesen Effekt durch die strategische Anordnung der Lager und in einigen Fällen durch die Aufteilung eines einzelnen Lagers in zwei, drei oder vier Lager überwinden konnten, um Drehwiderstand zu erzeugen.
Das Gebäude umfasste sieben externe V-Säulen, die sich von der Pfahlkopfebene bis zur Unterseite der zweiten Etage erstreckten. In diesen Fällen bedeutete die V-Form der Säule, dass die vertikale Last eine horizontale Komponente in Übereinstimmung mit der V-Form enthielt, der durch akustische seitliche Begrenzungen.
In der anderen Achse mussten die Säulen so ausgelegt werden, dass sie einem möglichen Fahrzeugaufprall standhalten. Die Konstruktion der Kernelemente war ähnlich, erforderte jedoch eine eingehendere Analyse bei der Auslegung der Lager, um Zugspannungen zu beseitigen und geeignete seitliche Aussteifungen einzubauen, die Wind und anderen hypothetischen horizontalen Lasten standhalten.
Querschnitt des Gebäudes, Dämmsystem und Fundamente.[/Bildunterschrift]
Fabien Roca
Manager für Bauarbeiten Bouyges UK
Farrat war in der Entwurfsphase sehr hilfreich und sehr zuverlässig bei der Lieferung der Produkte, was für den Fortschritt des Projekts entscheidend war.
Gestaltung
Anschließend erfolgte eine koordinierte Zusammenarbeit zwischen Farrat und BDP, um die Planung und Anordnung der vertikalen und lateralen Isolationssysteme für den Kern sowie die statische Auslegung der Pfahlkappen und der isolierten Fundamentplatten abzuschließen.
Für den Aufzugskern, der auf einer tieferen Ebene lag und zu dem der Zugang nach dem Gießen der oberen isolierten Decke eingeschränkt war, lieferte Farrat ein Isomat-Akustik-Schwimmfußbodensystem, das zwischen den Lagern eingebaut wurde, um das Gießen einer ebenen Decke an einer Stelle zu ermöglichen, an der danach kein Zugang mehr möglich war.
Der Großteil des unterirdischen Außenumfangs des Gebäudes stand in Kontakt mit bestehenden, starren Strukturen, entweder dort, wo Fundamentbalken an diese angestossen wurden, oder dort, wo der Boden bis an diese heraufgeschüttet wurde. Um die Isolationsleistung des Gebäudes aufrechtzuerhalten, wurde Farrats Isofoam-Umfangsisolationsmaterial als elastische Schallbarriere verwendet.
Insgesamt fertigte und lieferte Farrat 113 Akustiklager mit Naturkautschukbeschichtung jeweils mit einer Eigenfrequenz von 8 Hz bei Betriebslasten.
Jedes Lager wurde gemäß der geltenden Norm für Gebäudeisolationslager BS EN 1337-3 konstruiert, gefertigt und bis zur vollen SLS-Belastung geprüft; für jedes Lager wurde ein Prüfzeugnis ausgestellt. Es wurden Pläne bereitgestellt, aus denen hervorgeht, welches Lager, welche Schubfeder oder welche seitliche Abstützung an welcher Stelle anzubringen war.
Farrat lieferte Ausgleichsplatten aus verzinktem Stahl und obere Schalungsplatten wodurch die Pfahlkappen mit einer Toleranz von ±35 mm gegossen werden konnten. Sobald die Lager an ihrem Platz waren, wurden sie mit einem hochfließfähigen, schrumpffreien Zementmörtel verfüllt. Die hochbelastbaren seitlichen Schubkeile wurden auf die gleiche Weise in den Kernen installiert.
Dieses Verfahren ermöglichte es Bouygues, die Lagerinstallation in den laufenden Bauprozess zu integrieren, wobei von einem Ende des Gebäudes zum anderen gearbeitet wurde: Während an einem Ende noch die Pfahlkappen gegossen wurden, wurde am anderen Ende bereits das vorgefertigte Erdgeschoss eingebaut. Farrat besuchte die Baustelle während der Bauphase einmal pro Woche, um detaillierte Inspektionen durchzuführen sowie das Baustellenteam zu unterstützen und zu beraten.
The lateral restraint bearing assembly during installation. Care was taken throughout grouting process to avoid air pockets within the grout bed.
Bearing assembly supporting an external V column. Integrated lateral restraints withstand lateral forces from the V column as well as a 150kN force from a potential vehicle impact.
Farrat Natural Rubber Laminated Acoustic Bearing grouted in place with galvanised levelling plate below and galvanised formwork plate above ready for the RC ground beam formwork to be constructed around it.
50mm thick Farrat Isofoam IS12 was used to laterally separate the isolated building from any surrounding, non-isolated structures.
Oliver Farrell
CEO & Technischer Direktor, Schwingungsisolationssysteme für den Hochbau Farrat Isolevel
Ein Schlüsselprinzip des gesamten Entwurfs war es, die Schwingungsisolierung zu optimieren und jedes Detail einfach und schnell mit minimalem Risiko zu konstruieren.
Grundriss (GA) der Fundamente mit der Lage der drei Stabilitätskerne.[/Bildunterschrift]
Querschnitt des Gebäudes, Dämmsystem und Fundamente.[/Bildunterschrift]
