Vivienda unifamiliar en Massachusetts
Sobre el proyecto
Utilizando REVIT para todos los planos, el intercambio exhaustivo de archivos CAD y la gestión del flujo de trabajo, CRAFT pudo aprovechar la herramienta (y su integración con RFEM) para configurar su modelo estructural basándose en el análisis estructural.
También habían querido realizar el diseño de sus uniones en RFEM, pero no era compatible con un diseño de junta tan altamente complejo. Por eso recurrieron a IDEA StatiCa.
Con una altura de planta media de 10 ft (3 m), el pórtico de dos plantas con momento consiste en dos vanos de 21 ft (6,4 m) y 14 ft (4,3 m).
El arquitecto diseñó una estructura de piso blando con el fin de dejar un espacio completamente abierto para la zona del balcón sin arriostramientos o apoyos estructurales evidentes. Por ello, el equipo tuvo que diseñar un entramado de balcón sin apuntalamiento con rotura térmica, para lo cual optaron por combinar un pórtico con momento con vigas de madera LVL múltiple de gran canto intersectadas con vigas flitch ortogonales para formar los voladizos y los vanos traseros.
La junta de nodo de acero resultante fue diseñada para resistir fuerzas y momentos en los dos ejes ortogonales. Inicialmente, querían utilizar un núcleo de sección hueca central, pero descubrieron que era incapaz de resistir los elevados momentos de la viga del pórtico con momento debido a la insuficiente rigidez fuera del plano en las paredes de la sección en cajón.
La junta de acero fue rediseñada con una sección de ala ancha para preservar la continuidad en ambos ejes, garantizando al mismo tiempo una transmisión más directa de fuerzas y momentos al centro del núcleo.
Además, los elementos del balcón requerían que el acero discurriera de forma continua a través de la línea térmica del edificio, por lo que el equipo incluyó una junta de rotura térmica (de un material personalizado) para reducir los riesgos de pérdida de calor y condensación.
Utilizaron Dlubal RFEM para analizar y diseñar los elementos del entramado e IDEA StatiCa para diseñar uniones complejas en múltiples materiales.
Desafíos de ingeniería
Los desafíos en este proyecto fueron numerosos.
Como ya hemos visto, no solo el edificio estaba en lo alto de un escarpado acantilado y necesitaba ser capaz de resistir fuertes vientos sin muros cortantes ni arriostramientos, sino que, para complicar aún más las cosas, el balcón sin apuntalamiento con rotura térmica introdujo una segunda dirección de diseño ortogonal al pórtico principal con momento, lo que significaba que la capacidad a cortante, axial y momento debía resistirse en 2 direcciones en los puntos de nodo.
El diseño original fue concebido como un sistema de acero. Por ello, CRAFT trabajaba con una tipología de edificio de tipo acero con el objetivo de realizarlo en la mayor medida posible en madera estructural y madera.
Aunque los diseños de uniones de madera no eran compatibles con IDEA StatiCa, la herramienta era capaz de proporcionar fuerzas de salida en posiciones específicas de los pernos. El equipo podía entonces transferir fácilmente estos resultados a su hoja de cálculo interna (para verificaciones de aplastamiento de pernos conformes con la normativa de madera) para verificar la distribución de la fuerza y completar así su diseño estructural para la unión.
Soluciones y resultados
Finalizada en 2022, la vivienda unifamiliar de dos plantas en Martha's Vineyard es un impresionante ejemplo de diseño arquitectónico y estructural superior.
Gracias al uso del software IDEA StatiCa y a la estrecha colaboración con el arquitecto, el consultor térmico y el fabricante, CRAFT logró transformar con éxito un pórtico completamente de acero en una solución híbrida de madera, reduciendo la cantidad de acero necesario y manteniendo la estructura del edificio en consonancia con la construcción local tradicional.
Sobre Craft | Engineering Studio
Con sede en Nueva York, CRAFT ofrece servicios de consultoría en ingeniería estructural para la construcción de nuevos proyectos (y la modificación de los existentes) residenciales, comerciales y especiales en materiales tradicionales y no tradicionales.
Un estudio de ingeniería estructural visionario, el equipo de CRAFT siente pasión por la conversación continua entre la ingeniería estructural y la arquitectura. Combinando su experiencia y mentalidad abierta con las mejores herramientas computacionales y analíticas, CRAFT es capaz de ofrecer a sus clientes soluciones eficientes, prácticas e innovadoras para el diseño estructural, perfectas para arquitectos y diseñadores que buscan nuevos enfoques en la prestación de servicios de ingeniería estructural.
Como Ingeniero de Proyecto, Trevor Chou aporta su experiencia en la realización de diseño y análisis estructural para edificios de gran altura y viviendas comerciales (bajo los códigos de construcción de EE. UU. y China) y siente pasión por integrar sus conocimientos de arquitectura e ingeniería.
Martyn Sheard es Ingeniero de Proyecto Senior en la empresa y cuenta con doce años de experiencia en diseño y gestión de proyectos en una amplia gama de tipos y escalas de proyectos, con especial interés en el diseño de estructuras de madera maciza.
Martyn Sheard y Trevor Chou se convirtieron en ganadores de la categoría de estructuras de pequeña escala en el IDEA StatiCa Excellence Award 2021, superando a otros 100 participantes en la categoría de estructuras de pequeña escala.
Descubra lo que dicen los ingenieros sobre el proyecto
Galería de la vivienda unifamiliar en Massachusetts
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