Pensilina per il passaggio degli aerei dell'aeroporto metropolitano delle Rocky Mountain
Robbins Engineering, fondata nel 2004 a Little Rock, Arkansas, ha progettato questo terminal e hangar FBO (Fixed Base Operator) per clienti dell'aviazione in un aeroporto ad alta quota dove la velocità del vento è da uragano.
La parte più importante di questo progetto unico è costituita da capriate ad arco di 132 piedi di luce libera che sostengono la tettoia per gli aeromobili, alta 40 piedi.
Struttura e Progetto
La pensilina è stata progettata come una struttura sotto la quale gli aerei possono passare per caricare e scaricare i passeggeri. Tuttavia, questo tipo di struttura rappresenta un'ampia superficie ed è sollecitata principalmente dal vento.
Il team di progettazione ha vagliato diverse opzioni prima di decidere per le capriate ad arco sostenute da colonne a traliccio (Figura 1). Ciascuna delle 4 colonne montate è formata da due colonne W24x192, distanti 4 piedi l'una dall'altra, con controventature a X in tondino e puntoni W8 tra di esse. Le capriate ad arco hanno una profondità di 6 piedi e utilizzano corde WT12x88 e nervature a doppio angolo.
Figure 1. Modello RAM Elements della pensilina alta per aerei
La campata libera di 132 piedi ha un punto di giunzione imbullonato in campo vicino alla mezzeria. Ogni estremità di ciascuna capriata è fissata alla flangia interna della colonna W24 tramite connessioni bullonate a momento della piastra terminale (Figura 2). Le sezioni delle capriate a sbalzo di 10 e 20 piedi sono fissate in modo analogo alle flange esterne delle colonne. Le controventature verticali a X installate tra ogni coppia di capriate e i rinforzi angolari nei piani delle corde superiori e inferiori formano una capriata spaziale tra ogni coppia di colonne. In questo modo si crea il telaio del momento in direzione longitudinale. Ciascuna coppia di pilastri collegati funziona come capriata verticale a sbalzo sull'asse ortogonale. Le travi di collegamento in calcestruzzo uniscono le colonne in direzione longitudinale per resistere alla spinta degli archi sotto i carichi di gravità.
Figure 2. WT truss chord collegato attraverso piastre terminali al pilastro W24 analizzato in IDEA Statica
Connection. Lo sbalzo si trova a sinistra della colonna, la campata posteriore a destra.
L'articolo completo scritto da Jason McCool è disponibile sulla rivista online STRUCTURE.
Utilizzo dell'applicazione IDEA StatiCa
Jason McCool, Ingegnere di progetto presso Robbins Engineering, PLLC:
L'altro software per le connessioni primario che eravamo abituati a usare non era in grado di verificare un giunto con piatto di giunzione di una trave con sezioni WT. Poiché ho utilizzato sezioni WT12x88 per i chords delle nostre capriate ad arco, l'applicazione IDEA StatiCa ha risolto quello che altrimenti sarebbe stato un lento calcolo manuale o una noiosa creazione di fogli di calcolo. Con l'aiuto di IDEA StatiCa, ho verificato rapidamente la giunzione sia con piastre di estremità che con piastre a taglio lappate e ho iterato fino alla soluzione finale ottimizzata di piastre lappate a doppio taglio, anche mentre stavo ancora sviluppando il mio modello di analisi globale. Purtroppo non esiste un collegamento BIM per il software che abbiamo usato per il modello globale, quindi non ho potuto sfruttare queste funzioni per trasferire le informazioni sulla geometria e sui carichi, ma il solo fatto di poter esplorare rapidamente le opzioni non tipiche e regolare in base alle necessità è stato di grande aiuto.
La connessione a momento della piastra terminale dei chords WT alle colonne era un altro elemento critico che altri software non erano in grado di analizzare. StatiCa mi ha permesso di eliminare con sicurezza gli irrigidimenti non necessari e di inserire più materiale dove era più utile. Le saldature potevano essere dimensionate sapendo che le sollecitazioni non uniformi nelle saldature erano tenute direttamente in conto, invece delle comuni ipotesi di uniformità o dell'applicazione di fattori di incremento arbitrari che tentano di inviluppare qualsiasi potenziale concentrazione di sollecitazioni.
Questo esempio di connessione in acciaio con sezione a L saldata su flangia sull'ala della colonna è un altro caso in cui altri software non sono all'altezza. Il presupposto tipico è che la piastra di irrigidimento sia sottoposta solo a trazione o compressione creata dalle forze dell'ala della trave che si trasferiscono nella colonna mentre la struttura si incastra. Ma IDEA Statica consente effetti di interazione come la compressione nel piano e la flessione fuori dal piano come in questo caso, o un altro caso comune di connessioni a momento a 4 vie che sottopongo le piastre di continuità dell'asse forte a trazione biassiale.
Di seguito è riportata una connessione di controvento a una colonna a W relativamente piccola nella porzione di edificio FBO (Fixed Base Operator) del progetto. Il carico della controventatura è di tipo eolico e non sismico ed è relativamente piccolo in questo giunto. Ma questa è un'altra configurazione di connessione che non viene affrontata dagli altri software di progettazione delle connessioni. Invece di passare il tempo a fare noiosi calcoli a mano o di prendere la strada "facile" di aggiungere rapidamente piastre di irrigidimento non necessarie o di usare una piastra terminale molto spessa per sbagliare il lato conservativo, IDEA StatiCa Connection permette di verificare semplicemente che la connessione proposta è più che adeguata.
Il risultato è un giunto molto pulito che è anche più facile da realizzare senza le piastre di irrigidimento della colonna. In seguito, è emersa un'altra potenziale applicazione di questa connessione in un'altra parte dell'edificio, su una colonna leggermente più pesante, ma questa volta con un carico di controvento 5 volte superiore. Avevo creato un modello dal primo caso e sono stato in grado di applicarlo rapidamente alla nuova posizione e di confermare che la stessa configurazione funzionava, ancora una volta senza irrigidimenti. Inoltre, quel modello è ora disponibile per essere riutilizzato in altri progetti.
Conclusioni
REC ha tratto diversi vantaggi da IDEA StatiCa Connection. Anche se utilizziamo altri software di progettazione delle connessioni, nessuno di essi è così aperto. Sono tutti basati su formule e quindi limitati a qualsiasi formula derivata da codici e standard diversi e poi programmata dallo sviluppatore del software. Ma IDEA StatiCa parte davvero da un livello superiore a quello che gli altri possono raggiungere, essendo in grado di costruire giunti da componenti di base a configurazioni complesse che il programmatore non sarebbe stato in grado di prevedere in anticipo. Con il CBFEM a supporto dei calcoli, non sono così limitato a ciò che un programmatore potrebbe immaginare in anticipo. Sezioni e schemi di bulloni asimmetrici, disposizioni complesse di irrigidimenti, determinazione dell'adeguatezza delle giunzioni "as-built" con componenti "mancanti": tutto ciò è possibile con Idea Statica, laddove altri programmi hanno programmato ipotesi come disposizioni simmetriche, semplici analisi frammentarie senza interazioni tra le diverse porzioni, ecc.
