Struttura prefabbricata in calcestruzzo di un complesso residenziale a Tallinn
Il progetto
Il Kalaranna District è un moderno quartiere residenziale di sei ettari composto da 12 edifici residenziali con ristoranti e spazi commerciali, tutti collegati da un parcheggio sotterraneo. La terza fase del gigantesco progetto, che comprende quattro edifici di cinque piani, è stata assegnata alla società di costruzioni Innopolis Insenerid OÜ. Innopolis è una società di architettura e ingegneria a servizio completo, specializzata in soluzioni di progettazione digitale completa per l'edilizia nelle regioni nordiche e baltiche.
La struttura è stata progettata in cemento armato. Il sistema portante verticale è composto da pareti prefabbricate in calcestruzzo con forme generiche, mentre i sistemi portanti orizzontali sono costituiti da lastre alveolari sostenute da elementi prefabbricati in calcestruzzo o in acciaio. Diversi edifici si affacciano sulla strada, richiedendo verifiche di codice per potenziali incidenti automobilistici e il loro impatto sull'integrità strutturale.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Visualizzazione architettonica del distretto di Kalaranna}}}\]
Sfide ingegneristiche
L'investitore ha richiesto che l'intera struttura fosse progettata utilizzando elementi prefabbricati, con un lavoro minimo di calcestruzzo in situ per mantenere la sicurezza in cantiere e risparmiare tempo e denaro. L'intero processo di progettazione è stato difficile, non solo per la complessità delle forme degli elementi in calcestruzzo, ma anche per l'intensa pressione esercitata sul team di ingegneri per completare tutti i progetti nei tempi previsti. Inoltre, il periodo di progettazione dettagliata si è sovrapposto alla fase di costruzione, richiedendo aggiustamenti in tempo reale senza alterare i piani architettonici approvati, che sono stati bloccati senza eccezioni.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Modello della terza fase del progetto}}}\]
Una delle principali sfide ingegneristiche associate al progetto è stata la gestione delle zone di discontinuità, in particolare le aperture per i sistemi HVAC, che hanno creato punti deboli negli elementi. Il progetto comprendeva anche pareti prefabbricate insolitamente alte, di 8 metri, con grandi aperture per le finestre. Un'altra sfida significativa è stata la diversa forma delle pareti ai vari piani, che ha complicato il trasferimento delle forze ai livelli inferiori. Ciò ha richiesto un'analisi dettagliata per garantire la corretta gestione dei percorsi di carico.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{pareti prefabbricate alte 8 metri }}}\]
Un'altra sfida si è presentata nella struttura sotterranea, dove le pareti dei piani superiori hanno trasferito i loro carichi direttamente sulle colonne senza possibilità di riprogettare la struttura portante. Questo perché il layout strutturale era stato bloccato durante la fase di progettazione preliminare, lasciando poca flessibilità per le modifiche durante la fase di progettazione dettagliata. In un caso, gli ingegneri hanno dovuto progettare travi scatolari in acciaio su misura per sostenere grandi aperture, assicurando che l'integrità strutturale delle pareti fosse mantenuta nonostante i carichi significativi.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Travi scatolari in acciaio a sostegno di pareti con grandi aperture}}}\]
Soluzioni e risultati
Per affrontare le sfide di questo tipo di progetto, Innopolis Insenerid OÜ ha utilizzato il software IDEA StatiCa nel proprio flusso di lavoro per accelerare al massimo il processo di progettazione. In particolare, l'applicazione IDEA StatiCa Detail è stata utilizzata per modellare travi profonde complesse con discontinuità.
Estonia
L'ingegnere Artur Andersalu ha utilizzato pareti indebolite da aperture per porte e finestre. Ha potuto determinare facilmente le condizioni al contorno, come la colonna in acciaio rappresentata dal supporto a molla che agisce solo in compressione e le pareti di supporto rappresentate da piastre portanti per gli appoggi puntuali. Ha inoltre modellato il soffitto per tenere conto della distribuzione dei carichi verticali dai piani superiori, per ottenere un flusso di sollecitazioni più accurato in base alla geometria e ai carichi. Negli angoli si sono verificate sollecitazioni significative, che hanno comportato un rinforzo aggiuntivo per evitare ampie fessure. Inoltre, ha potuto determinare e verificare le deformazioni secondo il codice.
Per garantire l'accuratezza del progetto, l'ingegnere ha anche verificato i risultati prodotti da IDEA StatiCa Detail utilizzando il metodo dei puntoni e dei legami. Il confronto è stato condotto su una trave profonda senza apertura per valutare la distribuzione delle forze. Grazie al controllo incrociato dei risultati, l'ingegnere ha confermato l'affidabilità dell'analisi del software.
Il progetto comprendeva anche travi in calcestruzzo con aperture posizionate vicino al bordo, che rappresentavano una sfida a causa delle elevate forze di taglio in queste aree. Per garantire che le travi fossero in grado di gestire queste sollecitazioni, il team di ingegneri ha utilizzato IDEA StatiCa per analizzare la distribuzione del carico e ottimizzare l'armatura.
Per affrontare i carichi concentrati dei piani superiori che si trasferiscono direttamente sulle colonne della struttura sotterranea, il team di ingegneri ha progettato colonne con mensole. Queste mensole hanno fornito una migliore distribuzione delle sollecitazioni in corrispondenza dei supporti degli elementi murari per evitare problemi di controllo delle sollecitazioni limite di servizio. Incorporando le mensole, gli ingegneri sono stati in grado di mantenere l'integrità strutturale dei percorsi di carico senza dover modificare il progetto architettonico originale, che era fondamentale per il progetto e non consentiva alcuna modifica alla struttura.
Conclusione
La costruzione del complesso residenziale di Tallinn, in Estonia, è stato un progetto impegnativo che ha richiesto un attento coordinamento e una progettazione strutturale avanzata. IDEA StatiCa Detail è stato uno strumento importante per la verifica del codice di colonne con mensole e travi profonde con discontinuità significative, consentendo al team di superare sfide come percorsi di carico irregolari e forze di taglio intorno alle aperture.
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