Federal Center South Building 1202
ez a második cikk, amely kiemeli a Federal Center South Building 1202 innovatív tervezési jellemzőit. “Méltó fogadás: a kompozit beton innovatív felhasználása & fapadlók a Federal Center South – on” szerepelt a szerkezet 2013.áprilisi kiadásában.
A nemrég befejezett Szövetségi Központ Déli Épület, 1202, z, mint a Seattle-i Körzet Központja az Egyesült Államok Army Corps of Engineers (USACE), egy state-of-the-art iroda épület származó építészeti, szerkezeti, illetve építőipari innováció együttműködés.
szövetségi központ Déli épület 1202, az Egyesült Államok hadseregének mérnöki testületének új központja Seattle-ben, Washingtonban. Benjamin Benschneider jóvoltából.
az egyik legfontosabb jellemző, amely az 1202-es épületet annyira innovatívvá teszi, a szerkezet külső falánál egy diagrid rendszer használata. Míg a diagrid egy olyan rendszer, amelyet a világ számos új épületében használnak, az 1202-es épületben való használata okos megoldást jelent a tervezési-építési projekt speciális követelményeinek kielégítésére. Ennek az egyedülálló szerkezeti rendszernek a használata erősíti az épületet, miközben csökkenti az anyagköltségeket és lerövidíti az építési ütemtervet. Az 1202-es épületet kevesebb mint két és fél év alatt tervezték, tervezték és építették, és az eredeti 65 millió dolláros építési költségvetésen belül maradt.
amellett, hogy hatékony megoldást jelentett a progresszív összeomlási igényekre, a diagrid fontos szerepet játszott a design-build projekt versenyszakaszában, és jelentős része volt az épület építészeti kifejezésének és történetének.
Diagrid Defined
a diagrid rendszer lejtős oszlopokból (Átlók) és ferde gerendákból (vízszintesek) áll. Az 1202-es épület diagrid rendszere egy 3 emeletes modult (teljes épületmagasság) használ, csavarozott csatlakozásokkal a tüskék és az átlók között. Hatékonyan, a diagrid rendszer egy többszintes rácsos, csapos csatlakozásokkal. Ez a rendszer hatékony és eredendően redundáns struktúrát hoz létre azáltal, hogy gravitációs terheléseket szállít az alapra több terhelési útvonalon keresztül.
dőlt épület véget ér. Benjamin Benschneider jóvoltából.
progresszív összeomlási követelmények
az Egyesült Államok Általános Szolgáltatási Igazgatóságának (GSA) projektjeként a Federal Center South 1202 épületének egyik elsődleges követelménye az volt, hogy a szerkezetet úgy alakítsák ki, hogy terrortámadás esetén ellenálljon a progresszív összeomlásnak. A progresszív összeomlás a kezdeti helyi kudarc akadálytalan terjedése a szerkezet más elemeire, ami végül a teljes szerkezet vagy annak aránytalanul nagy részének összeomlását eredményezi. A progresszív összeomlás példái közé tartozik az Alfred P. Murrah szövetségi épület összeomlása Oklahoma Cityben, amikor a robbanás által okozott lokalizált szerkezeti károk elterjedtek a gravitációs teherhordó rendszerben, végül az épület nagy részének összeomlását eredményezték.
az 1202-es épületet az UFC 4-023-03, épületek tervezése a progresszív összeomlás ellen. A tervdokumentum célja az áldozatok számának korlátozása annak biztosításával, hogy az épületek megfelelő inherens redundanciával rendelkezzenek ahhoz, hogy ellenálljanak az előre nem látható események okozta katasztrofális károknak. Az UFC 4-023-03 szabványban előírt progresszív összeomlás-tervezésre vonatkozó követelmények csak a háromemeletes vagy magasabb épületekre vonatkoznak. Ez a háromemeletes követelmény az UFC által meghatározott maximális baleseti küszöbön alapul, nem pedig a progresszív összeomlás mechanikáján.
a progresszív összeomlási tervezés szintje a kihasználtsági kategórián (Oc) és az épületfunkción alapul. Az IBC-vel meghatározott OC-hez hasonlóan a nagyobb kockázat a magasabb OC struktúráinak elvesztésével jár. Ez az OC diktálja, hogy a progresszív összeomlási ellenállás melyik módszerét kell használni a tervezés során. Az UFC 4-023-03-ban előírt progresszív összeomlási ellenállás három módszere a Tie Force módszer, az Alternate Path módszer és az Enhanced Resistance módszer (lásd a táblázatot).
hagyományosan a progresszív összeomlási ellenállásra vonatkozó követelmények teljesültek az épület külső részén lévő pillanatkeretek vagy kötőgerendák felhasználásával, vagy a tagméretek növelésével a fokozott ellenállás biztosítása érdekében. Az 1202-es épülethez azonban a diagrid elsődleges összeomlásmegelőzési rendszerként választották. A diagramot pillanatkeretek egészítik ki a dőlt épületvégeken.
a diagrid rendszer optimális megoldás az összeomlásmegelőzési követelmények teljesítésére, mivel lényegében többszintű rácsos, az átlós oszlopok hálótagként, az egyes emeleteken lévő vízszintes tüskék pedig rácsos akkordként működnek. Az 1202 épülethez használt 3 emeletes diagrid modul 3 emeletes rácsot hoz létre. Ha az átlós oszlopok bármelyike megsérül egy támadás során, ennek a rácsnak a fennmaradó részei átívelhetnek a lokalizált szerkezeti károsodások területein.
tipikus Csavaros csatlakozás.
Diagrid használata potenciális oldalirányú erő ellenállás rendszerként
a diagrid lejtős oszlopai reprezentatívak a merevített keretben lévő merevítőkre. Emiatt a diagrid rendszert kezdetben feltárták az épület oldalsó rendszereként való felhasználásra. Vannak azonban hátrányai, ha a diagridot oldalsó rendszerként használják. A merevített keretet úgy tervezték, hogy energiát adjon és eloszlasson egy szeizmikus esemény során. Az épület külső részének elsődleges gravitációs teherhordó rendszereként a lejtős oszlopok nem engedhetők meg szeizmikus esemény során. Ennek megfelelően az építési szabályzat előírja, hogy mind az elsődleges gravitációs, mind az oldalirányú erőálló rendszerként működő rendszereket úgy kell megtervezni, hogy rugalmasak maradjanak egy szeizmikus esemény során. Ezért az R válaszmódosító tényezőnek az 1,0-1,5 tartományban kell lennie a lényegében rugalmas viselkedés eléréséhez.
a vázlatos szakaszban az 1202-es épület diagramját elemezték és tervezték az ilyen rugalmassági szinthez kapcsolódó szeizmikus erőkhöz. Egy R 1.0, a tagméretek ésszerűek voltak, csak kissé nagyobbak, mint az összeomlás megelőzéséhez szükségesek, a maximális sodródások pedig a kódkövetelményeken belül voltak. A csatlakozásokhoz szükséges csavarok száma azonban jelentősen megnőtt, amikor a tervezési túlerő tényezőket figyelembe vették. A vállalkozó a lehető legnagyobb mértékben a csavaros csatlakozások használatát részesítette előnyben a gyors gyártási ütemterv fenntartása és a teljes penetrációs hegesztésekkel kapcsolatos költségek megtakarítása érdekében. A megnövekedett számú csavarral járó munkaerőköltségek, amelyek szükségesek voltak ahhoz, hogy a diagrid rendszer megfeleljen az oldalsó rendszer követelményeinek is, hatékonyan enyhítették a kettős rendszer költségelőnyét. Végül úgy döntöttek, hogy az épület oldalsó rendszereként a lépcsőmagok beton nyírófalakra támaszkodnak, ezáltal lehetővé téve mind az oldalsó, mind a gravitációs rendszerek optimalizálását mind a teljesítmény, mind a költség szempontjából.
Diagrid rendszer.
Diagrid erekció.
építési megtakarítások
a projekt kezdetén a csapat kifejlesztett egy progresszív összeomlásállósági sémát, amely pillanatképeket használt fel, hogy összehasonlítsa a diagrid sémával. Ez a pillanatkeret opció 3 emeletes pillanatkeretekből állt az épület kerületén egy 22 méteres öbölmodulon. A korai tanulmányokból egyértelmű volt, hogy a diagrid rendszer nagyobb megtakarítási potenciált biztosított a projekt számára az alapok, az anyagok és a gyártás szempontjából.
alapítványok
az 1202-es épület a Duwamish folyó mellett található, rendkívül rossz talajon, megkövetelve, hogy az épületet hajtott acélcső cölöpökre támasszák. Ezek a cölöpök általában 150-170 láb alatt helyezkednek el, hogy elérjék az illetékes csapágyréteget. A moment frame sémában, minden pillanatban egyetlen halom szükséges keretoszlop, vagy minden 22 láb. Ezzel szemben a diagrid rendszer 44 méteres öbölmodult használ, ami azt jelenti, hogy a lejtős átlós oszlopok párjai 44 lábonként megfelelnek a fokozatnak. Ezért a moment keretrendszer kétszer annyi cölöpöt igényelt volna az épület kerületén.
Anyagmegtakarítás
a diagrid rendszer körülbelül 30% – os megtakarítást eredményez az acél űrtartalmában a moment frame rendszerhez képest. Ez a megtakarítás nagyrészt a tüskékben nyilvánul meg, amelyek elsősorban feszültség/tömörítési tagokká válnak, amikor az átlós oszlopok veszélybe kerülnek. A spandrel gerendák egy hagyományos moment frame rendszer kell ellenállni sokkal nagyobb hajlítási igényeket annak érdekében, hogy átível sérült oszlopok, igénylő nagyobb, nehezebb spandrel szakaszok.
erekció és gyártás
felismerve a régi “idő pénz” axiómát, A Kpff a Sellen Construction-szal dolgozott, hogy javasoljon egy egyszerű “dönthető” módszert a diagramok felállításához. Ebben a sorrendben lejtős oszloppárokat szereltek fel a földön, majd a csúcson hegesztették össze, hogy háromszög alakú szerelvényt képezzenek, amelyet aztán a helyére döntöttek. A vízszintes tüskéket ezután berepítették és a helyükre csavarozták. Ez a sorrend lehetővé tette a diagramok, tehát a teljes acélváz felépítését viszonylag rövid idő alatt.
egy pillanatképhez képest a diagrid rendszer sokkal kevesebb hegesztett csatlakozást igényel. Az 1202 épülethez 19 csúcscsatlakozás van, ahol terepi hegesztésre van szükség. Csavaros csatlakozásokat használnak minden más spandrel átlós oszlop csatlakozások. Összehasonlításképpen, a csapat által vizsgált pillanatkeret-séma összesen 108 teljes behatolású hegesztést igényelt volna a tüskék és oszlopok közötti összes kapcsolaton – több mint ötször, mint a diagrid rendszerhez.
konferencia terem ferde végén. Benjamin Benschneider jóvoltából.
építészeti kifejezés
a projektcsapat egyik legfontosabb korai tervezési döntése az volt, hogy az épület szerkezetét a lehető legnagyobb mértékben a nyugati folyóra néző kilátásnak tegyék ki, hogy megismételjék a Hadtest “erős épület”küldetését. A diagram, természeténél fogva, mint erős átlós elem, amely ellentétben áll a padlók, falak és ablakok ortogonális vonalaival, kulcsfontosságú eleme ennek a kifejezésnek. A tervezőcsapat úgy alakította át az épületet, hogy a diagrid természetesen a délnyugati sarokban hátrasiklással, az északnyugati sarokban pedig egy outsloppal végződött ellenpontként. Az épületek ferde végei világos irodai és konferenciatermeket hoznak létre, ahonnan lenyűgöző kilátás nyílik a Duwamish folyóra. A diagramot végig fehérre festették, hogy elősegítse mind a természetes, mind a mesterséges fény diffúzióját az épületen belül, de jól látható legyen a külső üvegezésen keresztül is. Az épület rozsdamentes acél bőrét visszahúzzák a főbejáratnál, hogy teljes mértékben feltárják a diagridot, hivatalos belépési portál létrehozása.
a diagrid séma lehetővé tette az épület egyedi holtági formájának elérését is, amely ihletet merített a Duwamish folyó történelmi kanyargó ösvényéből a helyszín mellett. Az épület ívelt részein keresztüli sima átmeneteket megkönnyíti a diagram azáltal, hogy minden padlóvonalon tangenciális variációt alkalmaz. Ez lehetővé teszi, hogy a külső bőr könnyen átmenjen az U-alakú sarkokon, ami simább megjelenést eredményez. Bár a lejtős oszlopok használata kis alapterület-veszteséget eredményez közvetlenül az oszlop alatt, a diagrid egyedi és dinamikus belső tereket hoz létre.
összefoglaló
a diagrid hatékony megoldást jelent a progresszív összeomlási követelményekre, és segít az 1202-es épület ikonikus identitásának megteremtésében. A design-build projekt sikere tisztelgés az építész, a mérnök és a vállalkozó közötti korai együttműködés előtt.▪
Projekt Team
Tulajdonos: General Services Administration (GSA)
Bérlő: United states Army Corps of Engineers (USACE) Seattle-i Kerületi
Strukturális & Mérnök: KPFF Tanácsadó Mérnökök
Vállalkozó: Sellen Építési
Építész: ZGF Építészek, LLP