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 progetto di riqualificazione di uno dei più grandi e prestigiosi istituti di istruzione superiore del Regno Unito specializzati nella ricerca, Farrat ha realizzato un progetto del valore di 27 milioni di sterline per dotare la Queen Mary University di una nuova struttura dedicata ai laureati.

L’edificio di otto piani è costituito da una struttura in acciaio da 750 tonnellate e nuclei in calcestruzzo, con una facciata in mattoni e un sistema di facciata continua. Si trova nelle immediate vicinanze di un tratto particolarmente poco profondo della Central Line, dove i treni transitano ogni pochi minuti durante tutta la giornata. Al fine di garantire il miglior ambiente possibile agli utenti, l’università ha deciso di investire in misure di attenuazione delle vibrazioni per eliminare i disturbi.

La soluzione

Sin dalle prime fasi (Fase D del RIBA), Farrat ha collaborato con il team di progettazione concettuale del committente per fornire consulenza e indicazioni sulla strategia di isolamento dalle vibrazioni, al fine di soddisfare i requisiti acustici stabiliti dallo studio di consulenza acustica Bickerdike Allen Partners (BAP) e dall’ingegnere strutturale del committente. L’edificio doveva essere una struttura in acciaio di 8 piani, priva di seminterrato, pertanto la soletta del piano terra era sostenuta direttamente dai cappucci dei pali.

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

Design

Il progetto prevede travi di fondazione gettate in opera, mentre la soletta del piano terra è realizzata con travi prefabbricate da 250 mm e un rivestimento di 50 mm. Farrat ha collaborato con BDP per sviluppare e perfezionare la progettazione strutturale e del sistema di isolamento dalle vibrazioni.

Il processo è iniziato con BDP che ha fornito a Farrat tutti i carichi delle colonne e dei nuclei come carichi permanenti e variabili non ponderati (i carichi non ponderati sono importanti perché le prestazioni del sistema di isolamento dipendono dai carichi tipici in servizio). Farrat ha quindi applicato i propri strumenti di previsione precisa delle prestazioni per progettare cuscinetti acustici per ogni punto e ha restituito un Bearing Performance Schedule (BPS) a BDP, che ha convertito i dettagli dei collegamenti a perno in molle utilizzando le costanti elastiche indicate nel BPS di Farrat.

Sebbene il carico complessivo dell’edificio fosse rimasto invariato, in alcuni punti ciò ha comportato una ridistribuzione dei carichi all’interno della struttura. Questi carichi sono stati restituiti a Farrat per aggiornare il BPS e rinfornarlo a BDP.

__SCMARKERtext_2X0__ Pianta generale delle fondamenta che mostra la posizione dei 3 nuclei di stabilità.__SCMARKERtext_3X0__

In alcuni punti il team di progettazione ha dovuto tenere conto delle forze orizzontali derivanti dalla rotazione all’interno delle travi di fondazione, causata dalla posizione del pilastro sovrastante e della testa di palo sottostante. Inizialmente si pensava di contrastare tale rotazione utilizzando dei vincoli laterali, ma BDP e Farrat hanno stabilito che era possibile neutralizzarne l’effetto attraverso il posizionamento strategico dei cuscinetti e, in alcuni casi, suddividendo un singolo cuscinetto in 2, 3 o 4 cuscinetti per garantire resistenza alla rotazione.

L’edificio comprendeva sette colonne esterne a V che si estendevano dal livello della platea di fondazione fino alla parte inferiore del secondo piano. In questi casi, la forma a V della colonna implicava che il carico verticale includesse una componente orizzontale in linea con la forma a V, che doveva essere contrastata utilizzando dispositivi di contenimento laterali acustici.

Nell’altro asse, le colonne dovevano essere progettate per resistere a un potenziale urto con un veicolo. La progettazione dei nuclei era simile, ma ha richiesto un’analisi più approfondita per la progettazione dei cuscinetti, al fine di eliminare le tensioni e integrare adeguati sistemi di contenimento laterale in grado di resistere al vento e ad altri carichi orizzontali ipotetici.

__SCMARKERtext_2X0__ Sezione tipica dell’edificio, sistema di isolamento e fondazioni.__SCMARKERtext_3X0__

Fabien Roca

Responsabile lavori civili Bouyges UK

Farrat si è dimostrata di grande aiuto durante la fase di progettazione e molto affidabile nella consegna dei prodotti, aspetto fondamentale per l'avanzamento del progetto.

Design

A ciò ha fatto seguito un processo coordinato tra Farrat e BDP per definire il progetto e la disposizione dei sistemi di isolamento verticale e laterale del nucleo, nonché la progettazione strutturale delle testate dei pali e delle solette isolate.

Per il vano ascensore, situato a un livello inferiore, dove l’accesso era limitato una volta gettato il solai isolato superiore, Farrat ha fornito un sistema di pavimento galleggiante acustico Isomat da costruire tra i cuscinetti per consentire la realizzazione di un solai piano dove in seguito non sarebbe stato possibile accedere.

La maggior parte del perimetro esterno sotterraneo dell’edificio era a contatto con strutture rigide esistenti, sia dove erano state gettate travi di fondazione contro di esse, sia dove il terreno era stato riempito contro di esse. Al fine di mantenere le prestazioni di isolamento dell’edificio, il materiale di isolamento perimetrale Isofoam di Farrat è stato utilizzato 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 a carichi di esercizio.

Ogni cuscinetto è stato progettato, fabbricato e collaudato a pieno carico SLS, in conformità alla norma applicabile per i cuscinetti di isolamento degli edifici BS EN 1337-3, e per ciascun cuscinetto è stato rilasciato un certificato di collaudo. Sono state fornite schede tecniche che indicavano quale cuscinetto, chiavetta di taglio o gruppo di contenimento laterale doveva essere posizionato in ciascuna posizione.

Farrat ha fornito piastre di livellamento in acciaio zincato e piastre superiori della cassaforma consentendo la gettata delle testate dei pali con una tolleranza di ±35 mm. Una volta posizionati, i cuscinetti sono stati riempiti con malta cementizia ad alta fluidità e senza ritiro. Anche le chiavette di taglio per il contenimento laterale ad alta capacità sono state installate nei nuclei con la stessa procedura.

Questo processo ha consentito a Bouygues di integrare l’installazione dei cuscinetti nel flusso del processo di costruzione, procedendo da un’estremità all’altra dell’edificio: mentre da un lato venivano ancora gettati i cappucci dei pali, dall’altro era già in corso l’installazione del 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.

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

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

Uno dei principi fondamentali dell'intero progetto era quello di ottimizzare le prestazioni di isolamento dalle vibrazioni e rendere ogni dettaglio facile e veloce da realizzare, con rischi minimi.