O projekcie
Wykorzystując REVIT do całego projektowania, kompleksowego udostępniania plików CAD i zarządzania przepływem pracy, CRAFT mogła wykorzystać to narzędzie (oraz jego integrację z RFEM) do skonfigurowania modelu konstrukcji na podstawie analizy statycznej.
Zespół chciał również zaprojektować połączenia w RFEM, jednak program nie obsługiwał tak wysoce złożonego projektu złącza. Dlatego zwrócili się ku IDEA StatiCa.
Ludzie zwykle sięgają po SolidWorks lub Fusion 360, aby samodzielnie skonfigurować obliczenia. Często jednak nie zdają sobie sprawy, ile czasu i wysiłku to wymaga. IDEA StatiCa zapewnia dobrze zdefiniowane funkcje modelowania produkcyjnego i połączeń, a także elastyczność w tworzeniu niestandardowych przekrojów pod względem elementów usztywniających. Oferuje również doskonały system do wykonywania sprawdzeń normowych elementów konstrukcyjnych, dzięki czemu można skupić się wyłącznie na rozwiązywaniu problemów projektowych.
Trevor Chou
Inżynier Projektu
Przy średniej wysokości kondygnacji wynoszącej 10 stóp (3 m) dwukondygnacyjna rama momentowa składa się z dwóch przęseł o rozpiętości 21 stóp (6,4 m) i 14 stóp (4,3 m).
Architekt zaprojektował konstrukcję typu „soft-story”, aby uzyskać całkowicie otwartą przestrzeń balkonową, bez widocznych stężeń konstrukcyjnych czy podparć. Zespół musiał więc zaprojektować niepodparty konstrukcyjnie balkon z przerwą termiczną, do czego wybrano połączenie ramy momentowej z wysokimi wielowarstwowymi dźwigarami z drewna LVL, przecinanymi prostopadłymi belkami typu flitch, tworzącymi wsporniki i przęsła tylne.
Powstałe stalowe złącze węzłowe zaprojektowano tak, aby przenosiło siły i momenty w dwóch prostopadłych osiach. Początkowo zamierzano zastosować centralny hub w postaci przekroju zamkniętego, jednak okazało się, że nie jest on w stanie przenieść wysokich momentów pochodzących od dźwigara ramy momentowej z powodu niewystarczającej sztywności poza płaszczyzną ścian przekroju skrzynkowego.
Musieliśmy ponownie przeanalizować projekt. Na szczęście możliwość wizualizacji sposobu przenoszenia sił na poszczególne elementy w IDEA StatiCa doprowadziła nas do lepszego rozwiązania. Zdecydowaliśmy się na zastosowanie węzła w postaci przekroju dwuteowego o szerokich pasach, ponieważ zapewnia on doskonałą ciągłość w obu osiach ortogonalnych i umożliwia płynne przenoszenie sił między elementami.
Trevor Chou
Inżynier projektu
Złącze stalowe przeprojektowano, stosując przekrój o szerokich pasach, aby zachować ciągłość w obu osiach, jednocześnie zapewniając bardziej bezpośrednie przenoszenie sił i momentów do środka huba.
Dodatkowo elementy balkonowe wymagały, aby stal przebiegała w sposób ciągły przez linię termiczną budynku, dlatego zespół zastosował podkładkę przerywającą mostek termiczny (wykonaną z materiału o specjalnych właściwościach), aby ograniczyć ryzyko utraty ciepła i kondensacji.
Do analizy i projektowania elementów konstrukcyjnych wykorzystano Dlubal RFEM, natomiast do projektowania skomplikowanych połączeń w różnych materiałach – IDEA StatiCa.
IDEA StatiCa oferuje elastyczność w zakresie tworzenia niestandardowych materiałów i elementów o złożonej geometrii oraz szablonów do połączeń drewna ze stalą, co znacznie skróciło czas potrzebny na przygotowanie modelu.
Trevor Chou
Inżynier Projektu
Wyzwania inżynierskie
Wyzwań w tym projekcie było wiele.
Jak już wspomniano, budynek znajdował się na szczycie stromego klifu i musiał być odporny na silne wiatry bez zastosowania ścian usztywniających czy stężeń. Aby dodatkowo skomplikować sprawę, niepodparty balkon z przerwą termiczną wprowadził drugi, prostopadły kierunek projektowania w stosunku do głównej ramy momentowej – oznaczało to, że nośność na ścinanie, siłę osiową i moment musiała być zapewniona w 2 kierunkach w punktach węzłowych.
Pierwotny projekt zakładał zastosowanie systemu stalowego. CRAFT pracowała więc nad topologią budynku typu stalowego, dążąc jednocześnie do maksymalnego wykorzystania konstrukcji drewnianej i drewna.
Chociaż projektowanie połączeń drewnianych nie było obsługiwane przez IDEA StatiCa, narzędzie to umożliwiało uzyskanie sił wyjściowych w konkretnych pozycjach śrub. Zespół mógł następnie łatwo przenieść te wyniki do własnego arkusza kalkulacyjnego (do sprawdzeń docisku śrub zgodnych z normami dla konstrukcji drewnianych), aby zweryfikować rozkład sił, a następnie dokończyć projekt konstrukcyjny połączenia.
Dzięki temu mogliśmy szybko tworzyć prototypy połączeń w IDEA StatiCa – zmieniając rozmiar śrub, rozstaw i układ – a następnie w łatwy sposób uzyskiwać zaktualizowane siły w śrubach do eksportu do naszych własnych arkuszy kalkulacyjnych.
Martyn Sheard
Starszy Inżynier Projektu
Rozwiązania i wyniki
Ukończony w 2022 roku dwukondygnacyjny dom jednorodzinny na Martha’s Vineyard jest doskonałym przykładem znakomitego projektu architektonicznego i konstrukcyjnego.
Dzięki wykorzystaniu oprogramowania IDEA StatiCa oraz ścisłej współpracy z architektem, konsultantem ds. termicznych i wykonawcą, CRAFT z powodzeniem przekształciła w pełni stalową konstrukcję ramową w hybrydowe rozwiązanie drewniane, zmniejszając ilość wymaganej stali i utrzymując konstrukcję budynku zgodną z tradycyjnym lokalnym budownictwem.
O firmie Craft | Engineering Studio
Firma CRAFT, z siedzibą w Nowym Jorku, świadczy usługi doradztwa inżynierskiego w zakresie konstrukcji w ramach budowy nowych (oraz przebudowy istniejących) obiektów mieszkalnych, komercyjnych i specjalnych, wykorzystując zarówno tradycyjne, jak i nietradycyjne materiały.
Jako wizjonerskie studio inżynierii konstrukcyjnej, zespół CRAFT z pasją angażuje się w nieustanny dialog pomiędzy inżynierią konstrukcyjną a architekturą. Łącząc swoje doświadczenie i otwartość umysłu z najlepszymi narzędziami obliczeniowymi i analitycznymi, CRAFT oferuje swoim klientom efektywne, praktyczne i innowacyjne rozwiązania w zakresie projektowania konstrukcji – idealne dla architektów i projektantów poszukujących nowych podejść do realizacji projektów inżynierskich.
Jako inżynier projektu, Trevor Chou wnosi swoje doświadczenie w zakresie projektowania i analizy konstrukcyjnej wysokościowców oraz budynków mieszkalnych komercyjnych (zgodnie z amerykańskimi i chińskimi normami budowlanymi) i z pasją integruje swoją wiedzę z zakresu architektury i inżynierii.
Martyn Sheard jest starszym inżynierem projektu w firmie i posiada dwanaście lat doświadczenia w projektowaniu i zarządzaniu projektami w szerokim zakresie typów i skali projektów, ze szczególnym zainteresowaniem inżynierią konstrukcji z drewna masywnego.
Martyn Sheard i Trevor Chou zostali zwycięzcami w kategorii konstrukcji małoskalowych w konkursie IDEA StatiCa Excellence Award 2021, pokonując 100 innych uczestników w tej kategorii.
Dowiedz się, co inżynierowie mówią o projekcie
Budowa domu jednorodzinnego
Budowa domu jednorodzinnego
Budowa domu jednorodzinnego
Szczegół połączenia
Budowa domu jednorodzinnego
Szczegóły połączenia
Szczegół modelu połączenia
Szczegóły modelu połączenia
