Über das Projekt
Durch die Verwendung von REVIT für die gesamte Zeichnungserstellung, den umfassenden CAD-Datenaustausch und das Workflow-Management konnte CRAFT das Werkzeug (und seine Integration mit RFEM) nutzen, um ihr Strukturmodell auf Basis der Tragwerksanalyse zu konfigurieren.
Sie wollten auch ihre Verbindungsbemessung in RFEM durchführen, aber dies wurde für eine derart hochkomplexe Knotenbemessung nicht unterstützt. Also wandten sie sich an IDEA StatiCa.
Viele Menschen greifen normalerweise auf SolidWorks oder Fusion 360 zurück, um ihre eigenen Berechnungen zu konfigurieren. Dabei übersehen sie jedoch häufig, wie viel Zeit und Aufwand dies erfordert. IDEA StatiCa bietet sehr gut definierte Funktionen für die Fertigungsmodellierung und Verbindungen sowie die Flexibilität, individuelle Querschnitte hinsichtlich Versteifungselementen zu erstellen. Zudem stellt es ein optimales System für die Durchführung von Normnachweisen an Bauteilen bereit, sodass Sie sich ganz auf die Lösung von Konstruktionsfragen konzentrieren können.
Trevor Chou
Projektingenieur
Mit einer durchschnittlichen Geschosshöhe von 10 ft (3 m) besteht der zweigeschossige Momentrahmen aus zwei Spannweiten von 21 ft (6,4 m) und 14 ft (4,3 m).
Der Architekt entwarf eine „Soft-Story“-Struktur, um einen völlig offenen Raum für den Balkonbereich ohne sichtbare tragende Streben oder Stützen zu schaffen. Das Team musste daher eine thermisch getrennte, unabgestützte Balkonkonstruktion entwerfen, wofür es sich entschied, einen Momentrahmen mit tiefen Mehrschicht-LVL-Holzträgern zu kombinieren, die von orthogonalen Flitch-Trägern durchsetzt wurden, um die Kragarme und Anschlussfelder zu bilden.
Der daraus resultierende Stahlknoten wurde so bemessen, dass er Kräften und Momenten in den beiden orthogonalen Achsen widersteht. Ursprünglich wollten sie einen zentralen Hohlprofilknoten verwenden, stellten jedoch fest, dass dieser den hohen Momenten aus dem Momentrahmenträger aufgrund unzureichender Steifigkeit außerhalb der Ebene in den Wänden des Kastenprofils nicht standhalten konnte.
Wir mussten den Entwurf überarbeiten. Zum Glück konnten wir mithilfe von IDEA StatiCa visualisieren, wie die Kräfte auf die verschiedenen Bauteile übertragen werden, was uns zu einer besseren Lösung führte. Wir entschieden uns für einen Verteilerknoten aus einem Breitflanschprofil, da dieser eine hervorragende Kontinuität in beiden orthogonalen Achsen schafft und einen reibungslosen Kraftübergang zwischen den Bauteilen ermöglicht.
Trevor Chou
Projektingenieur
Der Stahlknoten wurde mit einem Breitflanschprofil neu entworfen, um die Kontinuität in beiden Achsen zu erhalten und gleichzeitig eine direktere Übertragung von Kräften und Momenten zur Mitte des Knotens zu gewährleisten.
Zusätzlich mussten die Balkonbauteile durchgehend durch die Wärmedämmlinie des Gebäudes verlaufen, weshalb das Team ein Wärmedämmpolster (aus einem maßgeschneiderten Material) einbaute, um Risiken durch Wärmeverlust und Kondensation zu reduzieren.
Sie verwendeten Dlubal RFEM zur Analyse und Bemessung der Rahmenbauteile und IDEA StatiCa zur Bemessung komplexer Verbindungen in mehreren Materialien.
IDEA StatiCa bietet die Flexibilität, benutzerdefinierte Materialien und Elemente mit komplexen Geometrien sowie Vorlagen für Holz-Stahl-Verbindungen zu erstellen, was den Zeitaufwand für den Modellaufbau erheblich reduziert hat.
Trevor Chou
Projektingenieur
Ingenieurtechnische Herausforderungen
Die Herausforderungen bei diesem Projekt waren zahlreich.
Wie wir bereits erfahren haben, stand das Gebäude nicht nur auf einer steilen Klippe und musste hohen Winden ohne Schubwände oder Streben widerstehen können, sondern es kam auch erschwerend hinzu, dass der thermisch getrennte, unabgestützte Balkon eine zweite orthogonale Bemessungsrichtung zum Hauptmomentrahmen einführte – das bedeutet, dass Querkraft-, Normalkraft- und Momententragfähigkeit an den Knotenpunkten in 2 Richtungen aufgenommen werden mussten.
Der ursprüngliche Entwurf war als Stahlsystem konzipiert. CRAFT arbeitete also mit einer stahlartigen Gebäudetopologie, wobei das Ziel war, so viel wie möglich davon in Konstruktionsholz und Holz umzusetzen.
Obwohl Holzverbindungsbemessungen von IDEA StatiCa nicht unterstützt wurden, konnte das Werkzeug Ausgangskräfte an bestimmten Schraubenpositionen liefern. Das Team konnte diese Ergebnisse dann problemlos in ihre hausinterne Bemessungstabelle (für holzbaunormgerechte Lochleibungsnachweise von Schrauben) übertragen, um die Kraftverteilung zu überprüfen und anschließend die statische Bemessung der Verbindung abzuschließen.
Dies bedeutete, dass wir die Verbindungen in IDEA StatiCa schnell prototypisieren konnten – durch Änderung der Schraubengröße, des Abstands und der Anordnung usw. – und anschließend problemlos überarbeitete Schraubenkräfte für den Export in unsere eigenen Tabellenkalkulationen erhalten konnten.
Martyn Sheard
Senior-Projektingenieur
Lösungen und Ergebnisse
Das 2022 fertiggestellte, zweigeschossige Einfamilienhaus auf Martha’s Vineyard ist ein beeindruckendes Beispiel für herausragende architektonische und tragwerksplanerische Gestaltung.
Durch den Einsatz der IDEA StatiCa-Software und die enge Zusammenarbeit mit dem Architekten, dem Wärmedämmberater und dem Fertigungsbetrieb entwickelte CRAFT erfolgreich einen vollständigen Stahlrahmen zu einer Hybridlösung aus Holz weiter, wodurch der Stahlbedarf reduziert und die Struktur des Gebäudes im Einklang mit der traditionellen lokalen Bauweise blieb.
Über Craft | Engineering Studio
Mit Sitz in New York bietet CRAFT tragwerksplanerische Beratungsleistungen beim Bau neuer (und der Umgestaltung bestehender) Wohn-, Gewerbe- und Sonderprojekte in traditionellen und nicht-traditionellen Materialien an.
Als visionäres Tragwerksplanungsbüro ist das CRAFT-Team leidenschaftlich am fortlaufenden Dialog zwischen Tragwerksplanung und Architektur interessiert. Durch die Verbindung ihrer Erfahrung und Aufgeschlossenheit mit erstklassigen Berechnungs- und Analysewerkzeugen kann CRAFT seinen Kunden effiziente, praktische und innovative Lösungen für die Tragwerksplanung anbieten – ideal für Architekten und Planer, die nach neuen Ansätzen für die Erbringung tragwerksplanerischer Leistungen suchen.
Als Projektingenieur bringt Trevor Chou seine Erfahrung in der Durchführung von Tragwerksplanung und -analyse für Hochhäuser und Gewerbebauten (nach US-amerikanischen und chinesischen Baunormen) ein und ist leidenschaftlich daran interessiert, sein Wissen über Architektur und Ingenieurwesen zu integrieren.
Martyn Sheard ist Senior-Projektingenieur im Unternehmen und verfügt über zwölf Jahre Erfahrung in Planung und Projektmanagement über eine breite Palette von Projekttypen und -größen, mit besonderem Interesse an der Konstruktion von Massivholzstrukturen.
Martyn Sheard und Trevor Chou wurden Gewinner der Kategorie „Small scale structures“ beim IDEA StatiCa Excellence Award 2021 und setzten sich gegen 100 weitere Teilnehmer in der Kategorie der kleinmaßstäblichen Strukturen durch.
Erfahren Sie, was die Ingenieure über das Projekt sagen
Bau eines Einfamilienhauses
Bau eines Einfamilienhauses
Bau eines Einfamilienhauses
Verbindungsdetail
Bau eines Einfamilienhauses
Verbindungsdetail
Detail des Verbindungsmodells
Detailmodell der Verbindung
