A 2004-ben Little Rock-ban, Arkansasban alapított Robbins Engineering ezt az FBO (Fixed Base Operator) terminált és hangárt tervezte üzleti repülési ügyfelek számára egy nagy tengerszint feletti magasságú repülőtéren, ahol hurrikán erejű szélsebességek fordulnak elő.
Ennek az egyedi projektnek a legkiemelkedőbb eleme a 132 lábas szabad nyílású ívelt rácsostartó volt, amely a repülőgépek számára kialakított 40 láb magas előtetőt tartja.
Szerkezet és tervezés
Az előtetőt olyan szerkezetként tervezték, amely alá a repülőgépek be tudnak állni az utasok fel- és leszállásához. Ez a szerkezettípus azonban nagy felületet képvisel, és főként szélterhelésnek van kitéve.
A tervezőcsapat több lehetőséget is megvizsgált, mielőtt az összetett rácsolt oszlopokra támaszkodó ívelt rácsostartók mellett döntött (1. ábra). Minden egyes 4 összetett oszlopot ikres W24x192 szelvényű oszlopok alkotnak, amelyek 4 lábra vannak egymástól, köztük kerek rúd X-merevítéssel és W8 nyomott rudakkal. Az ívelt rácsostartók 6 láb mélyek, WT12x88 övekkel és kettős szögacél rácsrudakkal.
1. ábra. A repülőgép-előtető RAM Elements modellje.
A 132 lábas szabad nyílásban egy terepi csavaros toldás található a nyílás közepe közelében. Minden tartó mindkét végét a W24 oszlop belső övéhez csavaros homloklemez-nyomatéki kapcsolatokkal rögzítik (2. ábra). A 10 és 20 lábas konzol rácsostartó szakaszokat hasonlóan az oszlopok külső övéhez csatlakoztatják. Az egyes tartópárok között elhelyezett függőleges X-merevítés, valamint a felső és alsó öv síkjában lévő szögacél rácsozás térbeli rácsostartót alkot az egyes összetett oszloppárok között. Ez hozza létre a merevkeretet a hosszirányban. Minden egyes rácsolt oszloppár konzolosan befogott függőleges rácsostartóként működik a merőleges tengelyen. Beton kötőgerendák kötik össze az oszlopokat hosszirányban, hogy ellenálljanak az ívek gravitációs terhelés alatti vízszintes tolóerejének.
2. ábra. Az IDEA StatiCa Connection programban elemzett, homloklemezekkel a W24 oszlophoz csatlakoztatott WT rácsostartó öv. A konzol az oszloptól balra, a visszanyúló szakasz jobbra.
A kapcsolat. A konzol az oszloptól balra, a visszanyúló szakasz jobbra.
Jason McCool által írt teljes cikk elérhető a STRUCTURE Magazine weboldalán.
Az IDEA StatiCa alkalmazás használata
Jason McCool, a Robbins Engineering, PLLC projektmérnöke:
A korábban általunk használt elsődleges kapcsolattervező szoftver nem tudta ellenőrizni a WT szelvényű gerendatoldást. Mivel az ívelt előtető rácsostartóinak öveihez WT12x88 szelvényeket alkalmaztam, az IDEA StatiCa alkalmazás megoldotta azt, ami egyébként lassú kézi számítást vagy fáradságos táblázatkészítést igényelt volna. Segítségével gyorsan ellenőriztem a toldási kapcsolatot homloklemezekkel és átlapolt nyírólemezes megoldással egyaránt, és iterálva eljutottam a végső, optimalizált megoldáshoz – kettős nyírású átlapolt lemezekhez –, miközben még a globális analízis modellt is fejlesztettem. Sajnos a globális modellhez használt szoftverhez nincs BIM-kapcsolat, így nem tudtam kihasználni azokat a funkciókat a geometria és a terhelésinformációk átviteléhez, de már az is nagy segítség volt, hogy gyorsan tudtam nem tipikus megoldásokat vizsgálni és szükség szerint módosítani.
A WT övekből az oszlopokhoz vezető homloklemez-nyomatéki kapcsolat szintén kritikus elem volt számunkra, amelyet más szoftver nem tudott elemezni. A StatiCa lehetővé tette, hogy magabiztosan elhagyjam a felesleges merevítőket, és több anyagot helyezzek oda, ahol a leghasznosabb. A hegesztések méretezése elvégezhető volt annak tudatában, hogy a hegesztésekben fellépő nem egyenletes feszültséget közvetlenül figyelembe vettük, nem pedig az egyenletesség szokásos feltételezésével vagy önkényes növelési tényezők alkalmazásával, amelyek a lehetséges feszültségkoncentrációkat próbálják lefedni.
Ez a példa egy nyitott gerinchálós acél rácsostartóról, amely egy oszlop merevítőlemezén támaszkodik, szintén olyan eset, ahol más szoftverek elmaradnak. A szokásos feltételezés az, hogy a merevítőlemez csak a gerendaöv erőiből az oszlopba átadódó húzó- vagy nyomóerőnek van kitéve, miközben a szerkezet elrackeli. Az IDEA StatiCa azonban lehetővé teszi a kölcsönhatási hatások figyelembevételét, mint például a síkbeli nyomás és a síkon kívüli hajlítás együttes hatása ebben az esetben, vagy egy másik gyakori eset: a 4 irányú nyomatéki kapcsolatok, amelyek a folytonossági lemezeket kéttengelyű húzásba helyezik.
Az alábbiakban egy szélmerevítő kapcsolat látható egy viszonylag kis W szelvényű oszlophoz az FBO (Fixed Base Operator) épületrészen. A merevítő terhelése szél, nem szeizmikus, és ezen a csomóponton viszonylag kis értékű. Ez azonban szintén olyan kapcsolatkialakítás, amellyel a többi kapcsolattervező szoftverünk egyszerűen nem foglalkozik. Ahelyett, hogy időt töltöttünk volna fáradságos kézi számításokkal, vagy a „könnyű" utat választottuk volna – felesleges merevítőlemezek gyors hozzáadásával vagy nagyon vastag homloklemez alkalmazásával a túlzottan konzervatív oldalon maradva –, az IDEA StatiCa Connection egyszerű ellenőrzést tesz lehetővé arra, hogy a javasolt kapcsolat megfelelő-e.
Az eredmény egy nagyon tiszta csomópont, amelyet a plusz oszlopmerevítő lemezek nélkül könnyebb is gyártani. Később ugyanennek a kapcsolatnak egy másik lehetséges alkalmazása merült fel az épület egy másik részén, egy kissé nehezebb oszlopnál, de ezúttal ötszörös merevítőterheléssel. Az első esetből sablont készítettem, és gyorsan alkalmazni tudtam az új helyszínre, megerősítve, hogy ugyanaz a kialakítás működik, ismét merevítők nélkül. Ráadásul ez a sablon most más projekteken is újrafelhasználható.
Összefoglalás
Az REC több szempontból is profitált az IDEA StatiCa Connection használatából. Bár más kapcsolattervező szoftvereket is alkalmazunk, egyik sem annyira nyílt végű. Mindegyik képletvezérelt, és ezért korlátozott ahhoz, amit a különböző szabványokban és előírásokban levezetett, majd a szoftverfejlesztő által beprogramozott képletek lehetővé tesznek. Az IDEA StatiCa azonban valóban magasabb szinten indul, mint amit a többiek valaha is elérhetnek, mivel képes az alapvető komponensekből összetett kialakításokba felépíteni csomópontokat, amelyeket a programozó előre nem tudott volna anticipálni. A CBFEM által alátámasztott számításokkal sokkal kevésbé vagyok korlátozva ahhoz, amit egy programozó előre el tudott képzelni. Aszimmetrikus szelvények és csavarképek, merevítők összetett elrendezései, a „hiányzó" komponensekkel rendelkező megvalósult csomópontok megfelelőségének meghatározása – mindez lehetséges az IDEA StatiCa segítségével, ahol más programok beprogramozott feltételezéseket alkalmaznak, mint például szimmetrikus elrendezések, egyszerű, részenkénti elemzés a különböző részek közötti kölcsönhatás nélkül stb.