OPTYMALIZACJA PROJEKTU 22 BISHOPSGATE W LONDYNIE

Wieżowiec 22 Bishopsgate będzie drugim najwyższym budynkiem w Wielkiej Brytanii, zaraz po wieżowcu Shard. Mający 62 piętra, wysoki na 278 metrów, pokryty szkłem budynek będzie znajdował się w centrum grupy wieżowców w dzielnicy finansowej Londynu.

Firma PLP Architecture koncepcyjnie zaprojektowała budynek mający 120 tysięcy metrów kwadratowych przestrzeni biurowej, sklepów detalicznych, centrum fitness, infrastruktury edukacyjnej, restauracji i otwartego tarasu widokowego oraz obserwatorium w celu stworzenia pierwszej w mieście pionowej osady. Firma WSP Parsons Brinckerhoff (WSP) została zaangażowana do zarządzania projektem i modelem konstrukcji oraz do dostarczenia wielobranżowych usług inżynierskich w celu zapewnienia trwałości zasobów, osiągnięcia doskonałej oceny BREEAM oraz aby sprawić, że będzie to pierwszy w Londynie budynek stosujący normę budowlaną WELL promującą zdrowie i dobre samopoczucie 12 000 użytkowników budynku.
Wart 1,5 miliarda funtów projekt zakładał, aby budynek 22 Bishopsgate wybudowano w miejscu niedokończonego budynku, Pinnacle, z którego pozostały fundamenty, piwnica i częściowo wybudowany rdzeń budynku, zwany potocznie „kikutem”. Nowy projekt zakładał wykorzystanie istniejących fundamentów i trzech poziomów piwnic budynku Pinnacle. Poza problemami z ograniczeniami placu budowy mieszczącego się wśród wieżowców, krótkim terminem i wymaganiami budżetowymi, „Wyzwanie polegało na połączeniu nadbudowy, która nie odpowiadała temu, gdzie znajdowały się fundamenty” – w yjaśnił inżynier budowlany z firmy WSP, Diego Padilla Philipps.

Zintegrowane rozwiązania BIM
RAM Structural System i RAM Concept zapewniły WSP zintegrowane rozwiązanie BIM do zaprojektowania wydajnej konstrukcji budynku, który byłby większy i zupełnie inny od projektu Pinnacle. Współpracując z lokalnymi specjalistami budowlanymi, firma WSP postanowiła wyburzyć siedmiopiętrową pozostałość budynku Pinnacle i przeanalizowała interakcje między nowym projektem a istniejącymi elementami konstrukcji fundamentów i piwnic w celu ustalenia, jakie części budynku nadają się do odzyskania. Diego Philipps komentuje: „Użyliśmy rozwiązania RAM Concept do przeanalizowania skomplikowanej geometrii i do eksportu reakcji sprężynowania pali z analizy geotechnicznej, następnie spróbowaliśmy je dostosować i zinterpretować, w jaki sposób fundamenty będą pracować”. Z uwagi na to, że obrys rdzenia budynku 22 Bishopsgate był większy niż budynku Pinnacle, zespół ustalił, że jeśli doda nowe płyty i oczepy pali w celu dostosowania istniejących podpór do przeniesienia ciężaru konstrukcji, mógłby on zwiększyć nośność fundamentów dla większego budynku, wykorzystując przy tym 100 procent fundamentów budynku Pinnacle. Zachowanie i ponowne wykorzystanie istniejących fundamentów nie tylko zredukowało koszty, ale również zminimalizowało wpływ na środowisko tego wielofunkcyjnego wieżowca.

Optymalizacja przeniesienia obciążeń
Z uwagi na to, że obrysy tych dwóch budynków nie pasowały do siebie, zespół uznał, że piwnica była najlepszym miejscem dla podziemnych konstrukcji przenoszących obciążenia. Korzystając z rozwiązania RAM Concept, firma WSP przeanalizowała i wykonała modele trzech poziomów piwnic w celu ustalenia, w jaki sposób budować wokół i w poprzek nich, aby zoptymalizować pracę konstrukcji. Po północnej stronie budowli znajdowały się trzy duże kolumny mające podpierać 62 piętra. Firma WSP zaprojektowała płytę, która miała rozkładać obciążenia trzech kolumn na istniejące fundamenty. Jednakże obciążenia były tak ogromne, że nowa płyta nie wykonywała swojego zadania. Aby odpowiednio rozłożyć wagę, zespół projektowy użył trójkątnych ram. strategii zarządzania odpadami po południowej stronie konstrukcji zespół projektowy nie mógł użyć pionowej kolumny schodzącej w dół ku fundamentom. Zamiast tego firma WSP musiała połączyć pochyloną kolumnę po tej stronie konstrukcji z kablami o wysokiej wytrzymałości, aby powiązać kolumnę z rdzeniem. Podobnie jak przeniesienia w piwnicy, nadbudowa również wymagała przeniesień pewnych elementów przy użyciu pochylonych kolumn. Jednakże gdy pochylona kolumna w piwnicy była przywiązana do rdzenia, nadbudowa nie mogła wykorzystać podpory tego rodzaju, ponieważ kable o wysokiej wytrzymałości kolidowałyby z mediami biegnącymi przez otwory na tych poziomach. Aby oprzeć się siłom bocznym generowanym przez nachylenie obejmujące 50 pięter, firma WSP użyła rozwiązania RAM Structural System do przeanalizowania i zaprojektowania systemu przeniesienia bocznego, w którym płyty pięter oddziaływały horyzontalnie.
Budowa kolumn w różnych miejscach nadbudowy bez odpowiadających im fundamentów w części podziemnej wymusiła na firmie WSP zaprojektowanie okalającej betonowej ściany mającej przenieść ogromne obciążenia. Połączenie rozwiązań RAM Concept i RAM Structural System zapewniło firmie WSP innowacyjne rozwiązania projektowe, które ocaliły istniejącą konstrukcję piwnic.

Skrócenie czasu modelowania
Firma WSP połączyła rozwiązanie RAM Structural System z oprogramowaniem Fabsec i Revit, aby zaprojektować piętra i ustalić optymalny kształt całej konstrukcji. Jak stwierdził Philipps: „W pewnym momencie podczas projektowania poproszono nas, abyśmy przenieśli wszystkie elementy do oprogramowania Fabsec, więc połączyliśmy rozwiązanie RAM z Fabsec”. Zespół wykorzystał RAM Structural System do przeanalizowania stalowego szkieletu pięter i przeniósł wszystkie elementy do oprogramowania Fabsec w celu zaprojektowania poszczególnych elementów. Połączenie tych dwóch technologii pozwoliło na zintegrowane zaprojektowanie ażurowych belek stropowych oraz ułatwiło płynną współpracę i mobilność informacji z klientem w celu spełniania zmieniających się wymagań projektowych.
Ponadto zespół wykonał około 70 iteracji w celu sprostania wymaganiom projektu. Biorąc pod uwagę, że każda z nich wymagała, aby jeden lub dwóch inżynierów pracowało przez tydzień nad modelem, firma WSP użyła oprogramowania Revit zintegrowanego z rozwiązaniem RAM za pomocą Integrated Structural Modeling Software firmy Bentley w celu jednoczesnego tworzenia rysunków i modeli. Takie zintegrowane podejście przyspieszyło proces projektowania budowlanego i zmniejszyło czas konieczny na prace inżynierskie oraz modelowania z 70 do 43 tygodni, czyli o około 40 procent.

RAM napędza projektowanie
Firma WSP użyła oprogramowania RAM Structural System do wykonania większości prac związanych z projektowaniem konstrukcji stalowych i do wygenerowania oraz analizowania licznych planów projektu, przeprowadzenia ocen zagrożeń pożarowych, w tym do symulacji wpływu pożaru na belki stalowe oraz do optymalizacji projektu w odniesieniu do placu budowy i ograniczeń konstrukcyjnych.
Oprogramowanie RAM Concept zapewniło rozwiązania do projektowania płyt fundamentów w piwnicy i płyt stropowych w podbudowie, umożliwiając firmie WSP zachowanie istniejących fundamentów oraz dużej części istniejącej konstrukcji piwnic. Efektywność wymiany danych oprogramowania RAM uprościła skomplikowane obliczenia i modelowanie strukturalne wymagane do analiz stabilności bocznej i analiz obciążenia zarówno w podbudowie, jak i nadbudowie w celu skutecznego użycia pochylonych kolumn, aby zapewnić integralność strukturalną. Połączenie technologii firmy Bentley z oprogramowaniem Revit i Fabsec zapewniło inteligentny model do precyzyjnej wizualizacji 3D, tworzenie rysunków i wykazów materiałów oraz przyspieszyło obieg informacji w celu dotrzymania wymaganych terminów.
Wykorzystanie aplikacji firmy Bentley cechujących się efektywnością wymiany danych od projektu koncepcyjnego do wykonawczego zapewniło wydajne i ekonomiczne rozwiązania w ciasnych ramach czasowych i zapewniło ścisłą zgodność realizacji z przepisami europejskimi. Ostateczny projekt budynku 22 Bishopsgate to stalowa rama o 15% lżejsza niż projekt budynku Pinnacle, której ergonomiczny kształt pozwolił na uzyskanie 30 procent większej powierzchni użytkowej i który jest zaprojektowany tak, aby uzyskać doskonałą ocenę BREEAM i promować zdrowie oraz dobre samopoczucie swoich użytkowników.

Katherine Flesh
Senior Manager Analytical Modeling Advancment Bentley Systems
www.bentley.com/pl

Podsumowanie projektu
Wykonawca: WSP Parsons Brinckerhoff
Lokalizacja: Londyn, Anglia, Wielka Brytania
Wykorzystane produkty: RAM®, Integrated Structural Modeler, RAM Concept, RAM Structural System

Cel projektu:
Wydajna i zrównoważona budowa wysokiego na 278 metrów, 62-piętrowego, pokrytego szkłem wieżowca w sercu dzielnicy finansowej Londynu. Wdrożenie podejścia opartego na zintegrowanym modelowaniu w celu wykorzystania istniejących elementów konstrukcyjnych z poprzedniego, częściowo wybudowanego budynku.