Prefabrikovaná betonová konstrukce obytného komplexu v Tallinnu
O projektu
Čtvrť Kalaranna je moderní rezidenční čtvrť na šesti hektarech, která se skládá z 12 obytných budov s restauracemi a komerčními prostory, které jsou propojeny podzemním parkovištěm. Třetí etapa obřího projektu, zahrnující čtyři pětipodlažní budovy, byla zadána společnosti Innopolis Insenerid OÜ. Innopolis je architektonická a inženýrská firma poskytující komplexní služby v oblasti architektury, která se specializuje na komplexní digitální řešení navrhování staveb v severských a pobaltských regionech.
Konstrukce je navržena jako železobetonová. Vertikální nosný systém se skládá z prefabrikovaných betonových stěn obecných tvarů, zatímco horizontální nosné systémy se skládají z dutinových desek podepřených prefabrikovanými betonovými prvky nebo ocelovými prvky. Několik budov je obráceno do ulice, což vyžaduje posouzení pro potenciální dopravní nehody a jejich dopad na konstrukci.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Architektonická vizualizace čtvrti Kalaranna}}}\]
Technické výzvy
Investor požadoval, aby celá konstrukce byla navržena s použitím prefabrikovaných prvků, s minimálními betonářskými pracemi na místě, aby byla zachována bezpečnost na staveništi a šetřil se čas i peníze. Celý proces navrhování byl obtížný, a to nejen kvůli složitosti tvarů betonových prvků, ale také kvůli intenzivnímu tlaku na tým inženýrů, aby dokončil všechny návrhy podle plánu. Období detailního návrhu se navíc překrývalo s fází výstavby, což vyžadovalo úpravy v reálném čase beze změny schválených architektonických plánů.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model třetí etapy projektu}}}\]
Jednou z hlavních technických výzev spojených s návrhem bylo zvládnutí oblastí diskontinuit, zejména otvorů pro systémy HVAC. Součástí projektu byly i nezvyklé, 8 metrů vysoké prefabrikované stěny s velkými otvory pro okna. Další významnou výzvou byly různé tvary stěn v různých podlažích, což komplikovalo přenos sil do nižších pater. Aby byl zajištěn správný přenos, byla vyžadována to podrobná analýza.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{8 metrů vysoké prefabrikované stěny }}}\]
Další výzva se objevila v podzemní stavbě, kde stěny z horních pater přenášely své zatížení přímo na sloupy bez možnosti přepracování nosné konstrukce (konstrukční uspořádání bylo uzamčeno během fáze předběžného návrhu, což ponechávalo malou flexibilitu pro změny během fáze podrobného návrhu). V jednom případě museli inženýři navrhnout vlastní ocelové komorové nosníky, které by podpíraly velké otvory, a zajistili tak zachování strukturální integrity stěn navzdory značnému zatížení.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Ocelové komorové nosníky podpírající zdi s velkými otvory}}}\]
Řešení a výsledky
Aby se společnost Innopolis Insenerid OÜ vypořádala s výzvami tohoto druhu, použila ve svém pracovním postupu software IDEA StatiCa, aby proces navrhování maximálně urychlila. Konkrétně byla použita aplikace IDEA StatiCa Detail pro modelování složitých stěnových nosníků s oblastmi diskontinuit.
Estonsko
Inženýr Artur Andersalu využil stěny oslabené otvory pro dveře a okna. Mohl snadno určit okrajové podmínky, jako je ocelový sloup reprezentovaný pružinovou podpěrou působící pouze v tlaku a nosné stěny reprezentované nosnými deskami pro bodové podpěry. Strop také modeloval tak, aby zohledňoval rozložení svislého zatížení z horních pater a dosáhl tak přesnějšího toku napětí podle geometrie a zatížení. V rozích došlo ke značnému namáhání, což vedlo k dodatečnému vyztužení, aby se zabránilo širokým trhlinám. Kromě toho mohl určit a posoudit deformace.
Aby byla zajištěna přesnost návrhu, statik také ověřil výsledky vytvořené aplikací IDEA StatiCa Detail pomocí metody příhradového táhla. Porovnání bylo provedeno na stěnovém nosníku bez otvoru za účelem vyhodnocení rozložení sil. Křížovou kontrolou výsledků technik potvrdil spolehlivost analýzy softwaru.
Návrh zahrnoval také betonové nosníky s otvory umístěnými blízko okraje, což představovalo výzvu kvůli vysokým smykovým silám v těchto oblastech. Aby bylo zajištěno, že nosníky toto namáhání zvládnou, použil tým inženýrů aplikaci IDEA StatiCa k analýze rozložení zatížení a optimalizaci výztuže.
Aby bylo možné řešit koncentrované zatížení z horních pater, které se přenáší přímo na sloupy v podzemní konstrukci, navrhl tým inženýrů sloupy s konzolami. Tyto konzoly poskytovaly lepší rozložení napětí na podpěrách stěnových prvků, aby se předešlo problémům s kontrolou provozních mezních napětí. Díky začlenění konzol byli inženýři schopni zachovat strukturální integritu zatěžovacích cest, aniž by museli měnit původní architektonický návrh, který byl pro projekt klíčový a neumožňoval žádné změny konstrukce.
Závěr
Výstavba rezidenčního komplexu v estonském Tallinnu byla náročným projektem, který vyžadoval pečlivou koordinaci a pokročilý konstrukční návrh. IDEA StatiCa Detail byla důležitým nástrojem při posouzení sloupů s konzolami a stěnových nosníků s výraznými oblastmi diskontinuit a umožnila týmu překonat výzvy, jako jsou nepravidelné roznosy zatížení a smykové síly kolem otvorů.
Vyzkoušejte IDEA StatiCa zdarma
DALŠÍ PŘÍPADOVÉ STUDIE
Železobetonová konstrukce multifunkční budovy v Brně
