Případová studie

Bytový dům Praha

Praha | Česko | KRStatic

Beton

Detail 2D

EN (Eurokód)

CSFM

Atypické konstrukční řešení moderních bytových domů vyžaduje pohled za hranice tradičních návrhových metod. Tato případová studie poukazuje na praktické použití nelineárních analýz a metody kompatibilních tlakových polí (CSFM) při návrhu devítipodlažního bytového domu v Praze, se zvláštním zaměřením na řešení vzájemné tuhosti prvků a jejich vlivu na návrh.

O projektu

Projekt zahrnoval železobetonový bytový dům v Praze s příčným stěnovým konstrukčním systémem o devíti podlažích. Pro první podlaží byl použit sloupový systém na základě dnes již běžného požadavku umístění garážových stání. Z důvodu dispozice nebylo možné umístit do konstrukce všechny sloupy tak, aby přímo navazovaly na stěnový konstrukční systém.

Konstrukce byla řešena pomocí deskostěnového modelu v běžně používaném MKP programu, přičemž vybrané prvky byly modelovány a navrženy zvlášť v IDEA StatiCa Detail.

Následující článek je zaměřen na návrh a posouzení jedné z nosných stěn pomocí metody kompatibilních tlakových polí (Compatible stress field method) v aplikaci IDEA StatiCa Detail.

Technické výzvy

Konstrukční uspořádání budovy vyvolalo několik otázek ohledně skutečné interakce stěnových a vodorovných prvků. V případě řešené stěny šlo zejména o vliv svislé tuhosti průvlaku, umístěného ve spodní části stěny. Jelikož materiál v běžném MKP modelu je tradičně uvažován jako lineární, vznikla obava, že tuhost průvlaku bude příliš vysoká na „stranu nebezpečnou“.

Proto byl v IDEA Statica Detail vytvořen submodel stěny. Pro bezpečný návrh byl model posouzen ve dvou variantách okrajových podmínek. V první variantě byl průvlak reprezentován pružným podepřením odpovídajícím průhybu průvlaku s uvážením trhlin a dotvarování. Ve druhé variantě byla podpora reprezentující průvlak odstraněna úplně. V úrovni stropních desek byly zadány pružné podpory, jejichž tuhost byla nastavena na základě vodorovné deformace budovy.

„Díky přehledně vizualizovaným výsledkům nám IDEA StatiCa Detail umožnila udělat si obrázek o skutečném působení konstrukce, což bylo klíčové pro ověření našich předpokladů návrhu.“

Ing. Roman Kalamar

Jednatel a hlavní statik KRStatic s.r.o. –

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Tvar předmětné stěny a model v IDEA StatiCa Detail včetně zatížení. Šipky reprezentují zadané okrajové podmínky.}}}\]

Řešení a výsledky

Návrh výztuže byl proveden na základě topologické optimalizace. Výstupem tohoto nástroje je soustava tlačených a tažených oblastí. Tvar této „příhradoviny“ lze s výhodou použít na co nejefektivnější umístění výztuže a identifikaci kritických tlačených míst v konstrukci.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Topologická optimalizace a návrh výztuže v IDEA StatiCa Detail}}}\]

„V prvním kroku jsme navrhli výztuž na základě topologické optimalizace. Zatímco tradiční návrh výztuže na základě dimenzačních momentů dává výsledky pro ortogonální uspořádání, IDEA StatiCa Detail nám umožnila výztuž umístit do optimální polohy.“

Ing. Roman Kalamar

Jednatel a hlavní statik KRStatic s.r.o. –

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Detail vyztužení převislé konzoly stěny}}}\]

V dalším kroku proběhlo posouzení konstrukce v IDEA StatiCa Detail na mezní stav únosnosti a také mezní stav použitelnosti. To vše je možné pomocí speciálního konečně-prvkového modelu, který použitou výztuž modeluje jako 1D prvky. Díky tomu lze spočítat odezvu konstrukce na základě skutečného vyztužení. Není zde žádné omezení z hlediska tvaru konstrukce nebo použité výztuže.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Posuzení mezního stavu únosnosti v IDEA StatiCa Detail}}}\]

„Použití IDEA StatiCa Detail nám umožnilo posoudit konstrukci na 2. Mezní stav – vznik trhlin. Trhliny mohou být u podobných konstrukcí problém a je velká výhoda mít k dispozici analýzu, která nás ujistila, že je vše v pořádku.“

Ing. Roman Kalamar

Jednatel a hlavní statik KRStatic s.r.o. –

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Posouzení trhlin v IDEA StatiCa Detail}}}\]

Závěr

Díky vytvoření submodelu konstrukce v IDEA StatiCa Detail získal tým firmy KRStatic jistotu, že atypické konstrukční uspořádání nebude mít negativní vliv na únosnost konstrukce. Modely vytvořené v IDEA StatiCa byly spočítány v několika variantách použitých okrajových podmínek a tím byla zajištěna bezpečnost návrhu. Výsledkem bylo bezpečné a optimalizované řešení statiky bytového domu.