Presentation: Prudential Center Overview - Thornton Tomasetti

Report 2 Downloads 85 Views
Prudential Center  Newark (NJ Devils) Arena  Newark, New Jersey

Presented by: 

Armindo Monteiro, P.E.  Chris Christoforou, P.E. 

February 27, 2008 

Newark Arena 

§  General Information  §  Arena Design  §  §  §  § 

Foundations  Main Bowl  Auxiliary Structures  Roof 

§  Construction

Design & Construction Team: §  §  §  §  §  §  §  §  §  § 

Developer / Owner :  Design Architect :  Exterior Architect :  Structural Engineer :  Associate Engineer :  Geotechnical Eng. :  MEP Engineer :  CM / GC:  Steel Contractor:  Concrete Contractor: 

NJ Devils / City of Newark  HOK SVE  Morris Adjmi Architects  Thornton Tomasetti  KS Engineers  Langan Engineering  R.G. Vanderweil  Gilbane  Cives / Cornell  Durrant / D’Annunzio 

Arena – Site Location

Downtown Newark Master Plan  Parking 

Office 

NEWARK ARENA  Retail/Entertainment 

Commercial  Hotel  Parking  Commercial  Residential  Commercial 

Master Plan

Arena­ Stats 

§  §  §  §  § 

Construction Cost $360 Million  Overall Plan Dimensions 480’ x 620’  858,000 sq.ft. on Six Levels  17,600 Seats + 78 Luxury Suites  Start: Fall ‘05 ­  End: October ‘07

Newark Arena 

§  General Information  §  Arena Design  §  §  §  § 

Foundations  Main Bowl  Auxiliary Structures  Roof 

§  Construction

Site Challenges  §  Tight Urban Site  §  Existing Adjacent Historic Buildings  §  Underground Utilities  §  Site on a Landfill  §  Main Concourse on Grade Vs Elevated  §  Excavation Concerns  §  Final Scheme – Service Level on Grade  §  Total Height = 156’

Foundation Design  §  Shallow Foundations  §  Bearing on Loose Soil and Fills  §  Initial Design for 2 tsf Bearing  §  Dynamic Compaction / Soil Improvement  §  Redesign for 3 tsf  §  Cost savings in Concrete, Rebar, Formwork

Dynamic  Compaction  §  Soil Improvement process  §  Performed on loose, soft soils  §  Drop 10 to 20 ton weights  §  Drop from 90 ft height  §  Penetrates and densifies soil layers  up to 35 ft deep  §  Works best for sandy soils

Stages of Dynamic Compaction 

Stage   1 

Stage 2 

Stage 3 

Stage 4

Dynamic Compaction Plan 

Isolation Trenches 

Test Location

SPT (Standard Penetration Test) 

Improvement Graphs

Foundation Plan Designed for 2 TSF

Foundation Plan Designed for 3 TSF 

25%­30% Rebar and Concrete Saved

Foundation Site Photos

Foundation Site Photos

Newark Arena 

§  General Information  §  Arena Design  §  §  §  § 

Foundations  Main Bowl  Auxiliary Structures  Roof 

§  Construction

Newark Arena Layout  500 ft  Office  Building 

325 ft

Loading Dock & Ramp 

Practice  Ice Rink 

480 ft  Main Arena  No expansion Joint 

S1­1 

120 ft 

Main Entry  Cylinders 

Material Selection  §  Choice of construction materials critical to schedule  §  Multiple Schemes evaluated by A/E, CM, and Owner:  §  ALL CIP CONCRETE SUPERSTRUCTURE  §  ALL STEEL STRUCTURE  §  HYBRID STRUCTURE  §  CM upon evaluation of options concluded that the ALL  STEEL STRUCTURE was the most feasible for this site

Structural System­Summary  § 

All steel structure 

§ 

Code:  IBC 2000, New Jersey Edition 

§ 

GRAVITY SYSTEM  § 

Composite Beams with Composite Metal Deck  –  2”M.D+ 4 ½” N.W  (non­fireproofed)  –  Typical span = 8’ to 9’  –  Mild reinforcing was used to control shrinkage  cracking and resist heavy concourse loads  –  Girders spanned in shorter radial direction (18 to 40 ft  spans). Typically 24 to 30­inch depth  –  Beams spanned in longitudinal direction (typ. 30 to 36  ft). Typically 14 to 18­inch depth.

Structural System­Summary  § 

GRAVITY SYSTEM – cont.  § 

Seating bowl  –  Stadia units are precast double or triple units  –  Precast units span to steel raker beams in radial  bents above 1 st  concourse level  –  Lower bowl all precast (including rakers and  columns) to facilitate high roof erection

Structural System­Summary  § 

MAIN ARENA LATERAL SYSTEM  § 

WIND LOADS  –  Exposure B  –  V=100 mph  –  I=1.15 

§ 

SEISMIC LOADS  –  Seismic Design Category B  –  R=3 (no special seismic detailing)  –  I=1.25 

§ 

Wind loads predominantly control design

Structural System­Summary  § 

MAIN ARENA LATERAL SYSTEM – cont.  § 

BRACED FRAMES not feasible  –  Architectural layout and circulation patterns  –  Used above the upper deck level to high roof 

§ 

MOMENT FRAMES – most viable option!  –  All radial bents contained moment frames  –  Allowed construction sequence flexibility  –  Deep girders required for gravity combined with  shorter radial bays, made MF efficient

Structural System­Summary  § 

MAIN ARENA LATERAL SYSTEM  § 

MOMENT FRAMES – cont.  –  Continuous ring moment frame  used to resist torsional loads and  overall stability  –  Balanced stiffness nature of MF:  No expansion joints  –  Sloped rakers acted as braces

Design and Analysis Tools 

STAAD.Pro 

SAP2000 

RAM 

AutoCAD­3D

Arena­ East/West Bent Elevation 

Gravity Frames Moment Frames 

S5­10 

Precast Concrete 

Arena – North/South Bent Elevation 

Moment Frames

Precast Concrete 

Structural System­Main Concourse  Transfer Area 

P re c

a s t C

oncr

S1­3 

S5­10

Ic e  R in k

Moment Frames 

 

e t e 

Newark Arena­Concrete Encased Steel Columns 

~30’ Long Columns at Main concourse.  10’­15’ is encased.  Increase Stiffness, Controls drift  Saves steel (W14 Col instead W30)  S5­10

§  §  §  § 

S5­10

Structural System­Suite­1 Level 

Moment Frames 

Precast Tub Support At Suite­1 Level

S5­10

Structural System­Suite­2 Level 

Moment Frames 

Precast Tub Support At Suite­2 Level 

Height 

Requirement!

S5­10

Structural System­Upper Concourse Level 

Moment Frames  Raker Trusses  Rakers  Sloped Braces 

Raker Trusses 

§  Support precast seating  §  Up to ~50’ in length and ~20’ of cantilever  §  Vibration checked for prescribed criteria

Precast Tub Support At Upper Concourse Level

Structural System­Upper Deck Level 

S5­10

Verti

Moment Frames  Diagonal Braces  Vertical Braces 

cal B

races

 

Newark Arena­Vertical Braces in Elevation

Arena – Practice Ice Rink 

S1­1 

Practice  Ice Rink 

Moment Frames

Arena ­ Main Entry Cylinders 

S1­1 

Main Entry  Cylinders

Main Entry Cylinders  71 ft 

118 ft 

14 ft

Main Entry Cylinders  §  Main architectural focal point  of arena  §  Clad with glass, faceted to  create cylinder shape  §  No horizontal diaphragm  bracing  §  Moment frame system with tie  backs at 3 levels used

Columns  = HSS 16” dia. typ.  = moment frame (TS 14x14 typ.)  = girt (TS 6 x 6 typ.) 

Cylinders ­ Ties  Ÿ Curved tubes act as tension/compression rings  Ÿ Deliver load to tie backs and brace columns

TYP. at Main Concourse &  Upper Concourse 

At Roof 

Main Entry Cylinders  §  Cylinders were modeled in SAP with main arena  structure to study compatability  §  Fast­track nature of project did not allow time for wind  tunnel study  §  Code mandated wind loads applied at varying angles  and directions

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders ­ Wind Analysis

Cylinders – Deflected Shape

Newark Arena 

§  General Information  §  Arena Design  §  §  §  § 

Foundations  Main Bowl  Auxiliary Structures  Roof 

§  Construction

Overall Roof Plan Dimensions  ~500’ 

~370

~480’ 

’ 

~325’ HIGH

 ROO



LOW ROOF 

Options Studied  §  Truss Economy:  §  Tonnage  §  Ease of Fabrication/ Maximize Shop Assembly  §  Ease of Erection  §  Functionality 

§  Many schemes have been evaluated, but it  came down to these:  §  One­Way Conventional Trusses  –  Light, Difficult Fabrication, Obstructive  §  One­Way Tied­Arch Trusses  –  Lighter, Easier Fabrication, Open Layout

Comparison of Truss Schemes 

Conventional Truss 

Tied­Arch Truss

Typical High Roof Super Truss Elevation  Bridging Trusses  ~48’ 

~12’ 

Tension Tie 

§  §  §  § 

Span ~370’ between bowl columns  Total Depth 48’ with panel points @ 10’ o.c.  Bracing Trusses­ ~40’ spacing  Press, Catwalks, Rigging hung from truss

High Roof – Top Chord Plan 

S5­10

370  f



47’ 

Horizontal braces  Main Roof Trusses  Vertical Braces  Bridging Trusses 

35’ 

High Roof ­ Bottom Chord Plan 

S5­10

Verti

Moment Frames  Diagonal Braces  Vertical Braces 

cal B

races

 

High Roof –Tension Tie/Catwalk Plan 

S co reb Riggin oard  g 

S5­10

Catw al k 

P ress 

Level 

Newark Arena 

§  General Information  §  Arena Design  §  §  §  § 

Foundations  Main Bowl  Auxiliary Structures  Roof 

§  Construction

Erection Sequence  FOURTH LIFT

THIRD LIFT 

SECOND LIFT 

FIRST LIFT 

S1­3 

Erection Sequence

High Roof Truss Erection Sequence 

Shoring  Towers Footings For  Shoring  Towers 

Ground Breaking Ceremony (Oct. 3, 2005)

Construction / Site Observation 

04/03/2006

First steel erection (March 2, 2006) 

04/10/2006 

04/07/2006 

Construction / Site Observation 

05/08/2006 

06/09/2006

Construction / Site Observation

Construction / Site Observation

Arena­ Quantities 

§  8,500 tons of Steel  §  25,000 cubic yards of Concrete

Questions?