Sobre el proyecto
Utilizando REVIT para todo el trabajo de delineación, 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 a partir del análisis estructural.
También querían realizar el diseño de uniones en RFEM, pero este no era compatible con un diseño de junta tan complejo. Así que recurrieron a IDEA StatiCa.
Las personas suelen recurrir a SolidWorks o Fusion 360 para configurar sus propios cálculos. Pero a menudo ignoran cuánto tiempo y esfuerzo requiere esto. IDEA StatiCa proporciona funciones de modelado de fabricación muy bien definidas y uniones, así como la flexibilidad para crear secciones personalizadas en términos de elementos rigidizadores. También ofrece un sistema perfecto para realizar verificaciones normativas en elementos estructurales, permitiéndole concentrarse únicamente en resolver problemas de diseño.
Trevor Chou
Ingeniero de Proyecto
Con una altura media de planta de 10 pies (3 m), el pórtico a momento de dos plantas consta de dos vanos de 21 pies (6,4 m) y 14 pies (4,3 m).
El arquitecto diseñó una estructura de planta blanda para dejar un espacio completamente abierto en la zona del balcón sin arriostramientos ni apoyos estructurales visibles. Por ello, el equipo tuvo que diseñar un entramado de balcón sin puntales y con rotura de puente térmico, para lo cual optaron por combinar un pórtico a momento con vigas de madera laminada (multi-LVL) de gran canto, cruzadas con vigas flitch ortogonales para formar los voladizos y los tramos traseros.
La junta de nudo de acero resultante se diseñó para resistir fuerzas y momentos en los dos ejes ortogonales. Inicialmente, quisieron utilizar un núcleo central de sección hueca, pero luego comprobaron que era incapaz de resistir los elevados momentos procedentes de la viga del pórtico a momento debido a una rigidez fuera del plano insuficiente en las paredes de la sección en cajón.
Tuvimos que revisar el diseño. Afortunadamente, poder visualizar cómo se pueden transferir las fuerzas a diferentes elementos en IDEA StatiCa nos llevó a una mejor solución. Decidimos optar por un núcleo de sección de ala ancha, ya que crea una gran continuidad en ambos ejes ortogonales y permite una transición de fuerzas fluida entre los elementos.
Trevor Chou
Ingeniero de Proyecto
La junta de acero se rediseñó con una sección de ala ancha para preservar la continuidad en ambos ejes, a la vez que se garantizaba una transmisión más directa de fuerzas y momentos hacia el centro del núcleo.
Además, los elementos del balcón requerían que el acero atravesara de forma continua la línea térmica del edificio, por lo que el equipo incluyó una almohadilla de rotura de puente térmico (fabricada con 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 intrincadas en múltiples materiales.
IDEA StatiCa ofrece la flexibilidad de crear materiales personalizados y elementos con geometrías complejas, así como plantillas para uniones de madera a acero, lo que redujo considerablemente el tiempo necesario para configurar el modelo.
Trevor Chou
Ingeniero de Proyecto
Desafíos de ingeniería
Los desafíos de este proyecto fueron numerosos.
Como ya hemos visto, el edificio no solo se encontraba en lo alto de un acantilado escarpado y debía poder resistir vientos fuertes sin muros de cortante ni arriostramientos, sino que, para complicar aún más las cosas, el balcón sin puntales y con rotura de puente térmico introducía una segunda dirección de diseño ortogonal respecto al pórtico a momento principal, lo que significaba que la capacidad de cortante, axial y de momento debía resistirse en 2 direcciones en los puntos de nudo.
El diseño original se concibió como un sistema de acero. Por lo tanto, CRAFT trabajaba con una topología de edificio de tipo acero, con el objetivo de realizar la mayor parte posible en madera estructural y madera maciza.
Aunque IDEA StatiCa no admitía el diseño de uniones de madera, la herramienta sí pudo proporcionar las fuerzas de salida en posiciones específicas de los pernos. El equipo pudo entonces transferir fácilmente estos resultados a su hoja de cálculo de diseño interna (para las verificaciones de aplastamiento de pernos conformes a la normativa de madera) para verificar la distribución de la fuerza y completar así el diseño estructural de la unión.
Esto significó que pudimos prototipar rápidamente las uniones en IDEA StatiCa (cambiando el tamaño de los pernos, el espaciamiento y las disposiciones de la matriz, etc.) y luego obtener fácilmente las fuerzas revisadas de los pernos para exportarlas a nuestras propias hojas de cálculo.
Martyn Sheard
Ingeniero de Proyecto Senior
Soluciones y resultados
Finalizada en 2022, la vivienda unifamiliar de dos plantas en Martha’s Vineyard es un ejemplo impresionante de excelencia en el diseño arquitectónico y estructural.
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 necesaria y manteniendo la estructura del edificio en línea con la construcción tradicional local.
Sobre Craft | Engineering Studio
Con sede en Nueva York, CRAFT ofrece servicios de consultoría en ingeniería estructural para la construcción de proyectos nuevos (y la modificación de proyectos existentes) residenciales, comerciales y especiales, en materiales tradicionales y no tradicionales.
Un estudio de ingeniería estructural visionario, el equipo de CRAFT es apasionado del diálogo continuo 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 el diseño y análisis estructural de edificios de gran altura y viviendas comerciales (conforme a 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 sénior en la firma y cuenta con doce años de experiencia en diseño y gestión de proyectos en una amplia variedad de tipos y escalas de proyectos, con un interés particular en la ingeniería de estructuras de madera masiva.
Martyn Sheard y Trevor Chou resultaron ganadores en la categoría de estructuras a pequeña escala del IDEA StatiCa Excellence Award 2021, superando a otros 100 participantes en la categoría de estructuras a pequeña escala para conseguir la victoria.
Descubra lo que dicen los ingenieros sobre el proyecto
Construcción de vivienda unifamiliar
Construcción de vivienda unifamiliar
Construcción de vivienda unifamiliar
Detalle de la unión
Construcción de vivienda unifamiliar
Detalle de la unión
Detalle del modelo de la unión
Detalle del modelo de unión
