Centro universitario Queen Mary

Regno Unito

Appaltatore principale

Bouygues Regno Unito

Consulente acustico

Bickerdike Allen & Partners

Ingegnere strutturale

BDP

Carico totale SLS dell'edificio: 129.400 kN

113 Cuscinetti acustici laminati in gomma naturale

Frequenza naturale di 8Hz ai carichi di lavoro

Ogni cuscinetto è stato testato fino a carichi ULS completi.

Certificati di prova rilasciati per ogni cuscinetto

Schema di installazione per ogni cuscinetto, chiave di taglio e ritegno laterale

La sfida

Nell'ambito di un'importante riqualificazione di uno dei più grandi e importanti istituti di istruzione superiore del Regno Unito, Farrat ha intrapreso un progetto da 27 milioni di sterline per dotare la Queen Mary University di una nuova struttura per laureati.

La struttura di otto piani è costruita con un telaio in acciaio da 750 tonnellate e nuclei in calcestruzzo, una facciata in mattoni e un sistema di facciate continue. Si trova nelle immediate vicinanze di un tratto particolarmente superficiale della Central Line, dove i treni circolano ogni pochi minuti per tutto il giorno. Nell'interesse di garantire un ambiente ottimale per gli utenti, l'università ha deciso di investire in misure di mitigazione delle vibrazioni per eliminare le interruzioni.

La soluzione

Nella fase iniziale (RIBA Stage D), Farrat ha collaborato con il team di progettazione del cliente per fornire consigli e indicazioni sulla strategia di isolamento delle vibrazioni al fine di soddisfare i requisiti acustici stabiliti dal consulente acustico Bickerdike Allen Partners (BAP) e dall'ingegnere strutturale del cliente. L'edificio doveva essere una struttura in acciaio di 8 piani, senza seminterrato, per cui la soletta del piano terra era sostenuta direttamente dalle calotte dei pali.

Il BAP raccomandava che per gli edifici su fondazioni palificate si tenesse conto della perdita di accoppiamento che può verificarsi tra il terreno e il palo, compresa tra 4 e 7 dB. Nei calcoli sono stati inclusi fattori di amplificazione di 6 dB per tenere conto del fatto che gli elementi costruttivi in acciaio, come pavimenti e soffitti, tendono ad amplificare le vibrazioni alla loro frequenza fondamentale rispetto a quelle presenti nelle fondamenta dell'edificio.

Design

Il progetto incorpora travi di terra gettate in opera, mentre la soletta del piano terra è stata realizzata con tavole prefabbricate da 250 mm e una copertura di 50 mm. Farrat ha collaborato con BDP per sviluppare e perfezionare il progetto del sistema strutturale e di isolamento dalle vibrazioni.

Il processo è iniziato con l'invio da parte di BDP a Farrat di tutti i carichi della colonna e del nucleo come carichi vivi e morti non fattorizzati (i carichi non fattorizzati sono importanti perché le prestazioni del sistema di isolamento dipendono dai carichi tipici in uso). Farrat ha quindi applicato i suoi precisi strumenti di previsione delle prestazioni per progettare cuscinetti acustici per ogni posizione e ha restituito un Bearing Performance Schedule (BPS) a BDP, che ha convertito i dettagli delle connessioni dei perni in molle utilizzando le costanti elastiche indicate nel BPS di Farrat.

Sebbene il carico complessivo dell'edificio sia rimasto invariato, in alcuni punti si è verificata una ridistribuzione dei carichi all'interno della struttura. Questi carichi sono stati restituiti a Farrat per aggiornare il BPS e rilasciarlo nuovamente al BDP.

Vista in pianta GA delle fondazioni che mostra la posizione dei 3 nuclei di stabilità.

In alcuni punti il team di progettazione ha dovuto considerare le forze orizzontali risultanti dalla rotazione all'interno delle travi di terra, originata dal posizionamento della colonna sovrastante e della calotta della pila sottostante. Inizialmente si doveva resistere a questa rotazione utilizzando i vincoli laterali, ma BDP e Farrat hanno stabilito che si poteva superare l'effetto attraverso un posizionamento strategico degli appoggi e, in alcuni casi, dividendo un singolo appoggio in 2, 3 o 4 appoggi per ottenere una resistenza alla rotazione.

L'edificio comprendeva sette colonne esterne a V che si estendevano dal livello della calotta di palo fino alla parte inferiore del livello 2. In questi casi, la forma a V della colonna implicava che il carico verticale comprendesse una componente orizzontale in linea con la forma a V, che doveva essere contrastata mediante vincoli acustici laterali.

Sull'altro asse le colonne dovevano essere progettate per resistere al potenziale impatto di un veicolo. La progettazione dei nuclei era simile, ma ha richiesto un'analisi più approfondita per progettare gli appoggi al fine di eliminare le tensioni e incorporare i vincoli laterali appropriati per resistere al vento e ad altri carichi orizzontali fittizi.

Sezione tipica dell'edificio, del sistema di isolamento e delle fondazioni.

Fabien Roca

Responsabile lavori civili Bouyges UK

Farrat è stata molto disponibile durante la fase di progettazione e molto affidabile nella consegna dei prodotti, il che è stato fondamentale per l'avanzamento del progetto.

Design

A ciò è seguito un processo coordinato tra Farrat e BDP per finalizzare la progettazione e la disposizione dei sistemi di isolamento verticale e laterale del nucleo, nonché la progettazione strutturale delle calotte dei pali e delle platee isolate.

Per il nucleo dell'ascensore, che si trovava a un livello inferiore, dove l'accesso era limitato una volta gettata la soletta isolata superiore, Farrat ha fornito un sistema di pavimento galleggiante acustico Isomat da costruire tra gli appoggi per consentire la gettata di una soletta piana dove non era possibile accedere successivamente.

La maggior parte del perimetro esterno sotterraneo dell'edificio era a contatto con strutture rigide esistenti, dove le travi di terra venivano gettate contro di esse o dove il terreno veniva riempito contro di esse. Per mantenere le prestazioni di isolamento dell'edificio, è stato utilizzato il materiale isolante perimetrale Isofoam di Farrat come barriera acustica resiliente.

In totale Farrat ha prodotto e fornito 113 cuscinetti acustici laminati in gomma naturale, ciascuno con una frequenza naturale di 8 Hz ai carichi di lavoro.

Ogni cuscinetto è stato progettato, fabbricato e testato fino al pieno carico SLS e in conformità con lo standard applicabile per i cuscinetti isolanti per edifici BS EN 1337-3 e per ogni cuscinetto è stato rilasciato un certificato di prova. Sono state fornite le tabelle che identificano il cuscinetto, la chiave di taglio o il sistema di ritenuta laterale da collocare in ogni posizione.

Farrat ha fornito piastre di livellamento in acciaio zincato e piastre di casseratura superiori che hanno permesso di gettare i tappi dei pali con una tolleranza di ±35 mm. Una volta posizionati, gli appoggi sono stati stuccati con una boiacca cementizia ad alto scorrimento e senza ritiro. Anche le chiavi a taglio ad alta capacità di contenimento laterale sono state installate nei nuclei nello stesso modo.

Questo processo ha permesso a Bouygues di inserire l'installazione dei cuscinetti nel processo di costruzione fluido, lavorando da un'estremità all'altra dell'edificio, con le calotte dei pali ancora in fase di getto a un'estremità mentre all'altra si stava già installando il piano terra prefabbricato. Farrat ha visitato il cantiere una volta alla settimana durante il processo di costruzione per effettuare ispezioni dettagliate e fornire supporto e consulenza al team di cantiere.

Il gruppo portante del contenimento laterale durante l'installazione. Durante il processo di stuccatura si è prestata attenzione a evitare sacche d'aria nel letto di malta.

Gruppo di cuscinetti che sostiene una colonna a V esterna. I sistemi di ritenuta laterale integrati resistono alle forze laterali della colonna a V e alla forza di 150 kN derivante da un potenziale impatto del veicolo.

Cuscinetto acustico laminato in gomma naturale Farrat stuccato in posizione con piastra di livellamento zincata sotto e piastra di casseratura zincata sopra, pronto per la casseratura della trave di terra RC da costruire intorno ad esso.

Per separare lateralmente l'edificio isolato dalle strutture circostanti non isolate è stato utilizzato Farrat Isofoam IS12, dello spessore di 50 mm.

Oliver Farrell

Amministratore delegato e direttore tecnico, Sistemi di isolamento vibrazionale per edifici Farrat Isolevel

Un principio chiave dell'intero progetto è stato quello di ottimizzare le prestazioni di isolamento dalle vibrazioni e di rendere ogni dettaglio facile e veloce da costruire con il minimo rischio.