Pensilina drive-through dell'Aeroporto Metropolitano di Rocky Mountain
Robbins Engineering*, fondata nel 2004 a Little Rock, Arkansas, ha progettato questo terminal FBO (Fixed Base Operator) e hangar per clienti dell'aviazione d'affari presso un aeroporto ad alta quota con velocità del vento di forza uragano.
La parte più prominente di questo progetto unico era costituita da capriate ad arco con luce libera di 132 piedi che supportano la pensilina per aeromobili alta 40 piedi.
Struttura e progetto
La pensilina è stata progettata come struttura sotto cui gli aerei possono sostare per l'imbarco e lo sbarco dei passeggeri. Tuttavia, questo tipo di struttura presenta una grande superficie ed è sollecitata principalmente dal vento.
Il team di progettazione ha esaminato diverse opzioni prima di optare per capriate ad arco supportate da colonne composte a traliccio (Figura 1). Coppie di colonne W24x192, distanziate di 4 piedi con controventi a X in barra tonda e correnti W8 tra di esse, formano ciascuna delle 4 colonne composte. Le capriate ad arco hanno un'altezza di 6 piedi, con correnti WT12x88 e anime a doppia angolare.
Figura 1. Modello RAM Elements della pensilina ad alta quota per aeromobili.
La luce libera di 132 piedi presenta un punto di giunzione bullonato in cantiere vicino alla mezzeria. Ciascuna estremità di ogni capriata è collegata all'ala interna della colonna W24 tramite collegamenti a momento con piastra d'estremità bullonata (Figura 2). Sezioni di capriata a sbalzo di 10 e 20 piedi sono analogamente collegate alle ali esterne delle colonne. Controventi verticali a X installati tra ogni coppia di capriate, nonché angolari di collegamento nei piani dei correnti superiori e inferiori, formano una capriata spaziale tra ogni coppia di colonne composte. Ciò crea il telaio a momento nella direzione longitudinale. Ogni coppia di colonne a traliccio funziona come capriata verticale a sbalzo sull'asse ortogonale. Travi di collegamento in calcestruzzo uniscono le colonne nella direzione longitudinale per resistere alla spinta degli archi sotto i carichi gravitazionali.
Figura 2. Corrente della capriata WT collegato alla colonna W24 tramite piastre d'estremità analizzate in IDEA StatiCa
Connection. Sbalzo a sinistra della colonna, campata di ritorno a destra.
L'articolo completo scritto da Jason McCool è accessibile sul sito web di STRUCTURE Magazine.
Utilizzo dell'applicazione IDEA StatiCa
Jason McCool, Project Engineer presso Robbins Engineering, PLLC:
L'altro software principale per i collegamenti che utilizzavamo abitualmente non era in grado di verificare un giunto di giunzione di trave con sezioni WT. Poiché ho utilizzato WT12x88 per i correnti delle nostre capriate ad arco della pensilina, l'applicazione IDEA StatiCa ha risolto quello che altrimenti sarebbero stati lenti calcoli manuali o la creazione di laboriosi fogli di calcolo. Con il suo aiuto, ho verificato rapidamente il giunto di giunzione con piastre d'estremità e piastre di taglio sovrapposte, iterando fino alla soluzione finale ottimizzata di piastre sovrapposte a doppio taglio, anche mentre stavo ancora sviluppando il mio modello di analisi globale. Purtroppo, non esiste un collegamento BIM per il software utilizzato per il modello globale, quindi non ho potuto sfruttare quelle funzionalità per trasferire la geometria e le informazioni sui carichi, ma la sola possibilità di esplorare rapidamente opzioni non tipiche e apportare le modifiche necessarie è stata di grande aiuto.
Il collegamento a momento con piastra d'estremità dai correnti WT alle colonne era un altro elemento critico per noi che altri software non riuscivano ad analizzare. StatiCa mi ha permesso di eliminare con sicurezza gli irrigidimenti non necessari e di concentrare il materiale dove era più utile. Le saldature potevano essere dimensionate sapendo che la tensione non uniforme nelle saldature era direttamente considerata, anziché ricorrere alle comuni ipotesi di uniformità o all'applicazione di fattori di incremento arbitrari che tentano di coprire eventuali concentrazioni di tensione.
Questo esempio di una trave reticolare aperta in acciaio che si appoggia su una piastra di irrigidimento di una colonna è un altro caso in cui altri software risultano insufficienti. L'ipotesi tipica è che la piastra di irrigidimento sia soggetta solo alla trazione o compressione generata dalle forze delle ali della trave che si trasferiscono nella colonna durante il movimento della struttura. Ma IDEA StatiCa consente di considerare gli effetti di interazione come la compressione nel piano e la flessione fuori piano, come in questo caso, o un altro caso comune di collegamenti a momento a 4 vie che mettono le piastre di continuità sull'asse forte in trazione biassiale.
Di seguito è riportato un collegamento di controvento al vento a una colonna W relativamente piccola nella parte dell'edificio FBO (Fixed Base Operator) del progetto. Il carico del controvento è di tipo eolico e non sismico, ed è relativamente ridotto in questo giunto. Ma questa è un'altra configurazione di collegamento che semplicemente non viene affrontata dal nostro altro software di progettazione dei collegamenti. Invece di dedicare tempo a laboriosi calcoli manuali o di ricorrere alla soluzione "facile" di aggiungere rapidamente piastre di irrigidimento non necessarie o di utilizzare una piastra d'estremità molto spessa per essere ampiamente sul lato conservativo, IDEA StatiCa Connection consente una semplice verifica che il collegamento proposto sia più che adeguato.
Il risultato è un giunto molto pulito, più facile da fabbricare senza le piastre di irrigidimento aggiuntive della colonna. In seguito, un'altra potenziale applicazione di questo collegamento è emersa in un'altra parte dell'edificio su una colonna leggermente più pesante, ma questa volta con un carico del controvento 5 volte maggiore. Avevo creato un modello dal primo caso e ho potuto applicarlo rapidamente alla nuova posizione, confermando che la stessa configurazione funzionava, ancora una volta senza irrigidimenti. Inoltre, quel modello è ora disponibile per il riutilizzo in altri progetti.
Conclusione
REC ha tratto vantaggio in diversi modi dall'utilizzo di IDEA StatiCa Connection. Sebbene utilizziamo altri software per la progettazione dei collegamenti, nessuno di essi è altrettanto flessibile. Sono tutti basati su formule e quindi limitati alle formule derivate dai vari codici e normative e poi programmate dallo sviluppatore del software. Ma IDEA StatiCa parte davvero da un livello superiore rispetto agli altri, potendo costruire giunti a partire da componenti di base fino a configurazioni complesse che il programmatore non avrebbe potuto anticipare in anticipo. Con il CBFEM a supporto dei calcoli, non sono quasi più limitato da ciò che un programmatore avrebbe potuto prevedere in anticipo. Sezioni e schemi di bulloni asimmetrici, disposizioni complesse di irrigidimenti, determinazione dell'adeguatezza di giunti realizzati con componenti "mancanti" – tutto ciò è possibile con IDEA StatiCa, mentre altri programmi hanno ipotesi programmate come disposizioni simmetriche, analisi semplice a pezzi senza interazione tra le diverse parti, ecc.
*Aggiornamento sull'attribuzione del progetto
Questo progetto è stato originariamente completato mentre Jason McCool, PE, era impiegato presso Robbins Engineering Consultants (REC), che ha cessato le attività nel 2024. Il lavoro è ora attribuito alla società attuale dell'autore, Cool Country Engineering, con il riconoscimento di REC come organizzazione originale nell'ambito della quale il progetto è stato realizzato.
