Połączenie stalowo-drewniane, Stany Zjednoczone
Nowy budynek mieszkalny zlokalizowany na Martha's Vineyard, MA, USA. Teren znajduje się w strefie silnych wiatrów, a budynek stoi na stromym klifie z widokiem na ocean, co stwarza znaczące wyzwania przy projektowaniu układu przenoszącego obciążenia poziome. Kryteria te, w połączeniu z otwartą koncepcją architektoniczną oraz wymogiem termicznie izolowanego balkonu bez podpór, doprowadziły do zaproponowania układu konstrukcyjnego elewacji od strony oceanu jako kombinacji ramy momentowej i układu wspornikowego. Choć pierwotnie projekt zakładał konstrukcję stalową, aspiracją inwestora i architekta było rozwiązanie oparte głównie na drewnie.
Dwukondygnacyjna rama momentowa składa się z dwóch przęseł o rozpiętości 21 ft i 14 ft, przy średniej wysokości kondygnacji wynoszącej 10 ft. Głębokie dźwigary drewniane z wielowarstwowego LVL krzyżują się z prostopadłymi belkami flitch, tworząc wsporniki i przęsła tylne balkonu. Powstały węzeł stalowy jest zaprojektowany do przenoszenia sił i momentów w dwóch prostopadłych osiach. Zaproponowano centralny węzeł z przekroju zamkniętego, jednak okazał się on niezdolny do przeniesienia wysokich momentów od dźwigara ramy momentowej ze względu na niewystarczającą sztywność pozapłaszczyznową ścianek przekroju skrzynkowego oraz podatność na zniszczenie na zginanie. Węzeł stalowy przeprojektowano z zastosowaniem przekroju dwuteowego, aby zapewnić ciągłość w obu osiach przy jednoczesnym bezpośrednim przekazywaniu sił i momentów do środka węzła. Ponieważ elementy balkonu wymagają ciągłego prowadzenia stali przez linię termiczną budynku, zastosowano przekładkę termoizolacyjną w celu ograniczenia strat ciepła i ryzyka kondensacji. Byliśmy w stanie stworzyć niestandardowy materiał dla przekładki termoizolacyjnej i uwzględnić go w analizie w IDEA StatiCa.
Elementy konstrukcyjne zostały przeanalizowane i zaprojektowane przy użyciu Dlubal RFEM. Do projektowania skomplikowanych połączeń w wielu materiałach IDEA StatiCa okazała się idealnym narzędziem uzupełniającym. Oprogramowanie oferuje elastyczność w tworzeniu niestandardowych materiałów i elementów o złożonych geometriach oraz szablony dla połączeń drewno-stal, co znacznie skróciło czas potrzebny na przygotowanie modelu. Choć sprawdzenie normowe elementów drewnianych nie jest obsługiwane przez IDEA StatiCa, wyniki sił w śrubach były łatwe do przeniesienia do wewnętrznych arkuszy kalkulacyjnych w celu weryfikacji.
Dzięki zastosowaniu IDEA StatiCa oraz ścisłej współpracy z architektem, konsultantem ds. termiki i wykonawcą, udało nam się przekształcić w pełni stalową ramę w hybrydowe rozwiązanie drewniane, zmniejszając tym samym ilość wymaganej stali i utrzymując konstrukcję budynku w większej zgodności z tradycyjnym budownictwem charakterystycznym dla tego regionu.
