O projektu
Společnost CRAFT využívala REVIT pro veškeré výkresy, sdílení CAD souborů a správu pracovních postupů, přičemž mohla tento nástroj (a jeho integraci s RFEM) využít ke konfiguraci modelu konstrukce na základě statické analýzy.
Chtěli také provést návrh přípojů v RFEM, ale ten nebyl podporován pro tak vysoce složitý návrh styčníků. Proto se obrátili na IDEA StatiCa.
Inženýři často využívají SolidWorks nebo Fusion 360, aby si připravili své vlastní výpočty. Často si však neuvědomují, kolik času a úsilí je to stojí. IDEA StatiCa obsahuje všechny funkce pro kompletní návrh styčníku, stejně jako flexibilitu pro návrh obecných průřezů. Stejně tak nabízí propracovaný systém pro vyhotovení normových posudků konstrukčních prvků, umožňující statikovi soustředit se pouze na návrh konstrukčních řešení.
Trevor Chou
Projektový inženýr
S průměrnou výškou podlaží 10 ft (3 m) se dvoupodlažní rámová konstrukce s tuhými styčníky skládá ze dvou polí o délce 21 ft (6,4 m) a 14 ft (4,3 m).
Architekt navrhl konstrukci s měkkým podlažím, aby ponechal zcela otevřený prostor pro oblast balkonu bez zjevných konstrukčních ztužidel nebo podpor. Tým proto musel navrhnout tepelně přerušené nepodepřené balkónové rámy, pro které zvolil kombinaci momentového rámu s hlubokými vícevrstvými LVL dřevěnými nosníky proloženými ortogonálními spřaženými nosníky, čímž vznikly konzoly a zpětná pole.
Výsledný ocelový styčník byl navržen tak, aby odolával silám a momentům ve dvou ortogonálních osách. Zpočátku chtěli použít centrální uzel z dutého průřezu, ale zjistili, že není schopen odolávat vysokým momentům od nosníku momentového rámu kvůli nedostatečné tuhosti stěn dutého průřezu mimo rovinu.
V průběhu projektu jsme byli jsme nuceni přehodnotit podobu prvku a navrhnout novou geometrii. Díky aplikaci IDEA StatiCa a možnosti detailní vizualizace přenosu sil na sousedící prvky, jsme navrhli ideální řešení. Naše rozhodnutí vedlo k použití zárodku z válcovaných I profilů, který vytváří skvělou spojitost v obou ortogonálních osách a umožňuje plynulý přechod sil mezi prvky.
Trevor Chou
Projektový inženýr
Ocelový styčník byl přepracován s použitím průřezu s širokými přírubami, aby byla zachována spojitost v obou osách a zároveň bylo zajištěno přímější přenášení sil a momentů do středu uzlu.
Balkónové prvky navíc vyžadovaly, aby ocel procházela nepřerušeně přes tepelnou hranici budovy, proto tým zahrnul tepelně izolační podložku (z materiálu na zakázku) ke snížení rizik tepelných ztrát a kondenzace.
Pro analýzu a návrh rámových prvků použili Dlubal RFEM a pro návrh složitých přípojů z různých materiálů IDEA StatiCa.
IDEA StatiCa nabízí flexibilitu pro vytváření vlastních materiálů a prvků se složitými geometriemi a šablonami pro přípoje dřevo-ocel, což výrazně zkracuje čas potřebný k nastavení modelu.
Trevor Chou
Projektový inženýr
Inženýrské výzvy
Výzev v tomto projektu bylo mnoho.
Jak jsme se již dozvěděli, budova stála nejen na strmém útesu a musela být schopna odolávat silným větrům bez smykových stěn nebo ztužidel, ale aby byly věci ještě složitější, tepelně přerušený nepodepřený balkon zavedl druhý ortogonální směr návrhu k hlavnímu momentovému rámu – což znamenalo, že únosnost ve smyku, osové síle a momentu musela být zajištěna ve 2 směrech v uzlových bodech.
Původní návrh byl koncipován jako ocelový systém. Společnost CRAFT tedy pracovala s topologií budovy ocelového typu s cílem provést co největší část v konstrukčním dřevě.
Přestože návrh dřevěných přípojů nebyl v IDEA StatiCa podporován, nástroj byl schopen poskytnout výstupní síly v konkrétních polohách šroubů. Tým pak mohl tyto výsledky snadno přenést do interní návrhové tabulky (pro posouzení otlačení šroubů podle dřevařských norem) k ověření rozložení sil a dokončení konstrukčního návrhu přípoje.
S aplikací IDEA StatiCa jsme mohli velmi rychle navrhnout podobu přípoje a následně jednoduše měnit jeho parametry: velikost šroubů, rozteče a uspořádání řad atd. Za několik minut jsme získali potřebné výsledky z upravených modelů a ty jsme následně exportovali do vlastních posudků.
Martyn Sheard
Senior Project Engineer
Řešení a výsledky
Dokončený v roce 2022, dvoupodlažní rodinný dům na ostrově Martha's Vineyard je působivým příkladem vynikajícího architektonického a konstrukčního návrhu.
Díky využití softwaru IDEA StatiCa a úzké spolupráci s architektem, tepelným poradcem a výrobcem společnost CRAFT úspěšně přeměnila plně ocelový rám na hybridní dřevěné řešení, čímž snížila množství potřebné oceli a udržela konstrukci budovy v souladu s tradiční místní výstavbou.
O společnosti Craft | Engineering Studio
Společnost CRAFT se sídlem v New Yorku poskytuje poradenské služby v oblasti stavebního inženýrství při výstavbě nových (a úpravách stávajících) rezidenčních, komerčních a speciálních projektů z tradičních i netradičních materiálů.
Tým CRAFT je vizionářské studio stavebního inženýrství, které se vášnivě věnuje probíhajícímu dialogu mezi stavebním inženýrstvím a architekturou. Kombinací svých zkušeností a otevřenosti s nejlepšími výpočetními a analytickými nástroji je CRAFT schopen nabídnout svým klientům efektivní, praktická a inovativní řešení konstrukčního návrhu – ideální pro architekty a projektanty hledající nové přístupy k poskytování služeb stavebního inženýrství.
Jako projektový inženýr přináší Trevor Chou své zkušenosti s prováděním konstrukčního návrhu a analýzy výškových budov a komerčního bydlení (podle amerických a čínských stavebních předpisů) a je nadšen integrací svých znalostí architektury a inženýrství.
Martyn Sheard je vedoucím projektovým inženýrem ve firmě a má dvanáct let zkušeností s návrhem a řízením projektů napříč širokou škálou typů a měřítek projektů, se zvláštním zájmem o inženýrství masivních dřevěných konstrukcí.
Martyn Sheard a Trevor Chou se stali vítězi kategorie malých konstrukcí v IDEA StatiCa Excellence Award 2021, když porazili 100 dalších účastníků v kategorii malých konstrukcí.
Poslechněte si, co inženýři říkají o projektu
Konstrukce domu
Konstrukce domu
Kostrukce domu
Detail styčníku
Konstrukce domu
Detail styčníku
Model styčníku
Model sytčníku
