O projekcie
Projekt dotyczył żelbetowego budynku mieszkalnego w Pradze z poprzecznym układem ścianowym. Ze względu na wymóg zapewnienia miejsc parkingowych w garażu, na pierwszym piętrze zastosowano układ słupowy. Z uwagi na układ funkcjonalny nie było możliwe rozmieszczenie wszystkich słupów w sposób bezpośrednio zgodny z układem ścianowym.
Konstrukcję zaprojektowano przy użyciu modelu ścianowo-płytowego w powszechnie stosowanym programie MES, przy czym wybrane elementy zamodelowano i zaprojektowano oddzielnie w IDEA StatiCa Detail.
Poniższy artykuł koncentruje się na projektowaniu i sprawdzeniu normowym jednej ze ścian nośnych z zastosowaniem Compatible Stress Field Method w IDEA StatiCa Detail.
Wyzwania techniczne
Układ konstrukcyjny budynku nasuwał szereg pytań dotyczących rzeczywistej współpracy ściany z elementami poziomymi. W przypadku tej ściany głównym zagadnieniem był wpływ sztywności pionowej belki znajdującej się u podstawy ściany. Ponieważ w typowym modelu MES materiał jest tradycyjnie traktowany jako liniowy, istniała obawa, że sztywność belki zostanie zawyżona po „stronie niezabezpieczonej".
W związku z tym w IDEA StatiCa Detail utworzono podmodel ściany. Aby zapewnić bezpieczny projekt, model opracowano w dwóch wariantach warunków brzegowych. W pierwszym wariancie belkę odwzorowano jako podporę sprężystą o sztywności odpowiadającej ugięciu belki z uwzględnieniem zarysowania i pełzania. W drugim wariancie podporę reprezentującą belkę całkowicie usunięto. Na poziomie stropów utworzono podpory sprężyste, przyjmując wartości sztywności na podstawie poziomych odkształceń budynku.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{The shape of the wall and the model in IDEA StatiCa Detail, including loads. Arrows represent defined boundary conditions.}}}\]
Rozwiązanie i wyniki
Projekt zbrojenia oparto na optymalizacji topologicznej. Wynikiem działania tego narzędzia jest topologia pól ściskanych oraz stref rozciąganych. Kształt tej „kratownicy" można wykorzystać do jak najbardziej efektywnego rozmieszczenia zbrojenia oraz identyfikacji krytycznych stref ściskanych w konstrukcji.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Topology optimization and reinforcement design in IDEA StatiCa Detail}}}\]
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Reinforcement detail for overhanging cantilever wall}}}\]
Kolejnym krokiem było sprawdzenie konstrukcji w IDEA StatiCa Detail dla stanu granicznego nośności (SGN) oraz stanu granicznego użytkowalności (SGU). Wszystko to jest możliwe dzięki specjalnemu modelowi elementów skończonych, w którym zbrojenie jest modelowane jako elementy 1D. Pozwala to na obliczenie zachowania konstrukcji na podstawie rzeczywistego zbrojenia, bez ograniczeń wynikających z kształtu konstrukcji lub zbrojenia.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Limit state check in IDEA StatiCa Detail}}}\]
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Crack check in IDEA StatiCa Detail}}}\]
Wnioski
Dzięki utworzeniu podmodelu konstrukcji w IDEA StatiCa Detail zespół KRStatic zyskał pewność, że nietypowy układ konstrukcyjny nie wpłynie negatywnie na nośność budynku. Modele opracowane w IDEA StatiCa obliczono dla kilku wariantów warunków brzegowych, co zapewniło bezpieczeństwo projektu. Efektem końcowym było bezpieczne i zoptymalizowane rozwiązanie konstrukcyjne budynku mieszkalnego.
Rozpocznij okres próbny już dziś i korzystaj przez 14 dni z pełnego dostępu i usług bezpłatnie.
Rozpocznij bezpłatny okres próbny
