O projekcie
Korzystając z REVIT do wszystkich prac projektowych, intensywnej wymiany plików CAD oraz zarządzania przepływem pracy, CRAFT mógł wykorzystać to narzędzie (oraz jego integrację z RFEM) do skonfigurowania modelu konstrukcji na podstawie analizy statycznej.
Firma chciała również przeprowadzić projektowanie połączeń w RFEM, jednak oprogramowanie to nie obsługiwało tak wysoce złożonych węzłów. Dlatego zwrócono się ku IDEA StatiCa.
Ludzie zazwyczaj sięgają po SolidWorks lub Fusion 360, aby skonfigurować własne obliczenia. Często jednak nie doceniają, ile czasu i wysiłku to wymaga. IDEA StatiCa oferuje bardzo dobrze zdefiniowane funkcje modelowania produkcyjnego i połączeń, a także elastyczność w tworzeniu przekrojów niestandardowych pod względem elementów usztywnienia. Zapewnia również doskonały system do przeprowadzania sprawdzeń normowych elementów konstrukcyjnych, pozwalając skupić się wyłącznie na rozwiązywaniu problemów projektowych.
Trevor Chou
Inżynier projektu
Przy średniej wysokości kondygnacji wynoszącej 10 ft (3 m), dwukondygnacyjna rama momentowa składa się z dwóch przęseł o rozpiętości 21 ft (6,4 m) i 14 ft (4,3 m).
Architekt zaprojektował konstrukcję z miękką kondygnacją, aby pozostawić całkowicie otwartą przestrzeń dla strefy balkonowej bez widocznych stężeń ani podpór. Dlatego zespół musiał zaprojektować termicznie izolowane, niepodparte ramy balkonowe, do których zdecydowano się połączyć ramę momentową z głębokimi dźwigarami drewnianymi wielowarstwowymi LVL, przeciętymi ortogonalnymi belkami flitch, tworząc wsporniki i przęsła tylne.
Wynikowy stalowy węzeł złącza zaprojektowano tak, aby przenosił siły i momenty w dwóch ortogonalnych osiach. Początkowo planowano zastosowanie centralnego węzła z przekroju zamkniętego, jednak okazało się, że nie jest on w stanie przenosić wysokich momentów od dźwigara ramy momentowej ze względu na niewystarczającą sztywność pozapłaszczyznową ścianek przekroju skrzynkowego.
Musieliśmy ponownie przeanalizować projekt. Na szczęście możliwość wizualizacji sposobu przenoszenia sił na poszczególne elementy w IDEA StatiCa doprowadziła nas do lepszego rozwiązania. Zdecydowaliśmy się na węzeł z przekrojem dwuteowym szerokostopowym, ponieważ zapewnia on doskonałą ciągłość w obu osiach ortogonalnych i umożliwia płynne przenoszenie sił między elementami.
Trevor Chou
Inżynier projektu
Stalowy węzeł przeprojektowano z zastosowaniem przekroju dwuteowego, aby zachować ciągłość w obu osiach, a jednocześnie zapewnić bardziej bezpośrednie przekazywanie sił i momentów do środka węzła.
Ponadto elementy balkonowe wymagały ciągłego prowadzenia stali przez linię termiczną budynku, dlatego zespół zastosował przekładkę termiczną (z materiału na zamówienie), aby ograniczyć ryzyko strat ciepła i kondensacji.
Do analizy i projektowania elementów konstrukcyjnych wykorzystano Dlubal RFEM, natomiast IDEA StatiCa zastosowano do projektowania skomplikowanych połączeń w różnych materiałach.
IDEA StatiCa oferuje elastyczność w tworzeniu niestandardowych materiałów i elementów o złożonych geometriach oraz szablonów dla połączeń drewno-stal, co znacznie skraca czas potrzebny na przygotowanie modelu.
Trevor Chou
Inżynier projektu
Wyzwania inżynierskie
Wyzwań w tym projekcie było wiele.
Jak już wspomniano, budynek stał na stromym klifie i musiał być zdolny do przenoszenia silnych wiatrów bez ścian usztywniających ani stężeń, a co więcej, termicznie izolowany, niepodparty balkon wprowadzał drugi ortogonalny kierunek projektowania do głównej ramy momentowej – co oznaczało, że nośność na ścinanie, siły osiowe i momenty musiały być przenoszone w 2 kierunkach w węzłach.
Pierwotna koncepcja zakładała stalowy układ konstrukcyjny. CRAFT pracował więc z topologią budynku typową dla konstrukcji stalowych, dążąc do wykonania jak największej jej części z drewna konstrukcyjnego i materiałów drewnopochodnych.
Choć IDEA StatiCa nie obsługiwała projektowania połączeń drewnianych, narzędzie umożliwiało uzyskanie sił wypadkowych w określonych pozycjach śrub. Zespół mógł następnie łatwo przenieść te wyniki do własnego arkusza obliczeniowego (do sprawdzenia docisków śrub zgodnie z normami dla drewna) w celu weryfikacji rozkładu sił i ukończenia projektowania połączenia.
Oznaczało to, że byliśmy w stanie szybko prototypować połączenia w IDEA StatiCa – zmieniając rozmiar śrub, rozstaw i układ rozmieszczenia itp. – a następnie łatwo uzyskiwać zaktualizowane siły w śrubach do eksportu do własnych arkuszy kalkulacyjnych.
Martyn Sheard
Starszy Inżynier Projektu
Rozwiązania i wyniki
Ukończony w 2022 roku dwukondygnacyjny dom jednorodzinny na Martha's Vineyard jest znakomitym przykładem wybitnego projektu architektonicznego i konstrukcyjnego.
Dzięki zastosowaniu oprogramowania IDEA StatiCa oraz ścisłej współpracy z architektem, konsultantem ds. termiki i wykonawcą, CRAFT z powodzeniem przekształcił pełną stalową ramę w hybrydowe rozwiązanie drewniane, zmniejszając ilość wymaganej stali i dostosowując konstrukcję budynku do tradycyjnego lokalnego budownictwa.
O Craft | Engineering Studio
Z siedzibą w Nowym Jorku, CRAFT świadczy usługi doradztwa w zakresie inżynierii konstrukcyjnej przy budowie nowych (oraz przebudowie istniejących) obiektów mieszkalnych, komercyjnych i specjalnych, wykonywanych z materiałów tradycyjnych i niekonwencjonalnych.
CRAFT to wizjonerskie studio inżynierii konstrukcyjnej, którego zespół z pasją angażuje się w nieustający dialog między inżynierią konstrukcyjną a architekturą. Łącząc doświadczenie i otwartość umysłu z najlepszymi narzędziami obliczeniowymi i analitycznymi, CRAFT oferuje swoim klientom efektywne, praktyczne i innowacyjne rozwiązania w zakresie projektowania konstrukcji – idealne dla architektów i projektantów poszukujących nowych podejść do realizacji projektów inżynierskich.
Jako inżynier projektu Trevor Chou wnosi swoje doświadczenie w zakresie projektowania i analizy konstrukcji wysokościowych oraz budownictwa mieszkaniowego wielorodzinnego (zgodnie z normami budowlanymi USA i Chin) i z pasją łączy wiedzę z zakresu architektury i inżynierii.
Martyn Sheard jest starszym inżynierem projektu w firmie i posiada dwunastoletnie doświadczenie w projektowaniu i zarządzaniu projektami o szerokim zakresie typów i skali, ze szczególnym zainteresowaniem inżynierią konstrukcji z drewna masywnego.
Martyn Sheard i Trevor Chou zostali zwycięzcami kategorii małych konstrukcji w IDEA StatiCa Excellence Award 2021, pokonując ponad 100 innych uczestników w kategorii konstrukcji małoskalowych.
Posłuchaj, co inżynierowie mówią o projekcie
Budowa domu jednorodzinnego
Budowa domu jednorodzinnego
Budowa domu jednorodzinnego
Szczegół połączenia
Budowa domu jednorodzinnego
Szczegół połączenia
Szczegół modelu połączenia
Szczegół modelu połączenia
