Studiu de caz

Proiectarea structurii metalice a unei hale de producție cu cerințe termice ridicate

Lika | Croatia | UOIG Nikola Patrk

Steel

Connection

EN (Eurocode)

Load effects

Buckling

Stress/strain

CBFEM

Acest articol este disponibil și în:

Tradus de AI din engleză

În peisajul accidentat al regiunii Lika, Croația, se ridică o nouă clădire industrială. O hală de producție care la prima vedere pare convențională, dar care se dezvăluie rapid ca un studiu de caz în complexitatea proiectării termice. Amplasată într-una dintre cele mai reci regiuni ale județului Zadar, structura a trebuit să îndeplinească cerințe stricte de performanță termică, în special datorită poziției neobișnuite a izolației și impactului variațiilor extreme de temperatură asupra elementelor metalice expuse. Atenția acordată stabilității globale, contravântuirii longitudinale și detaliilor îmbinărilor încărcate excentric a făcut din aceasta mai mult decât o simplă hală metalică.

Despre Proiect

Facilitatea cuprinde o hală metalică cu acoperiș în două ape cu panta de 6°, închizând un plan dreptunghiular de 56,36 x 47,50 metri. Cu o înălțime de 9,48 metri la coamă, hala este alcătuită din 12 cadre metalice dispuse la intervale de 5 metri. Fiecare cadru are o configurație cu patru coloane, profile HEA300 pe margini și profile HEA260 pe axele interioare, susținând grinzi cu zăbrele cu tălpi superioare și inferioare HEA200 și diagonale SHS.

Stabilitatea laterală este asigurată printr-o combinație de sisteme de contravântuire orizontale și verticale în direcție longitudinală, în timp ce rigiditatea cadrelor asigură singură stabilitatea transversală. Grila structurală cuprinde trei zone principale de contravântuire verticală: una amplasată central și două adiacente pereților frontali. Fundațiile constau din fundații izolate din beton armat legate prin grinzi de echilibru, cu îmbinări articulate între coloanele metalice și fundații prin ancore pre-instalate. Panourile de acoperiș și riglele de fațadă vor fi secțiuni Z și C formate la rece, completând sistemele de acoperiș și fațadă.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{3D structural model in SCIA Engineer}}}\]

Provocări de Inginerie

Procesul de producție a impus niveluri ridicate de umiditate interioară, obligând proiectantul să protejeze structura metalică de umiditatea internă. Izolația termică a fost astfel poziționată pe fața interioară a coloanelor și fermelor, o decizie de proiectare care a lăsat porțiuni mari din structura metalică expuse condițiilor severe de exterior. Conform Eurocode 1 (EC1), acestea includ atât căldura extremă de vară, cât și frigul aspru de iarnă, făcând din acțiunile termice o preocupare structurală majoră.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Position of thermal insulation panels}}}\]

Deoarece majoritatea elementelor metalice erau supuse variațiilor termice neprotejate, în elementele longitudinale și în contravântuirile verticale s-au dezvoltat forțe axiale semnificative. Grinzile UG1, care susțin tablele de fațadă, au fost deosebit de afectate. Aceste grinzi nu erau aliniate cu elementele orizontale ale sistemului de contravântuire verticală (HUS2), introducând excentricități pronunțate și trasee complexe ale forțelor care au trebuit abordate la nivelul îmbinărilor.

Soluții și Rezultate

Un model structural global a fost dezvoltat în SCIA Engineer 20.0, cuprinzând toate componentele metalice principale, cu excepția panourilor secundare de acoperiș și a riglelor de fațadă. Pentru proiectarea îmbinărilor, a fost utilizat IDEA StatiCa Connection. Configurarea rapidă și vizualizarea clară a comportamentului îmbinărilor sub încărcare l-au transformat într-un instrument indispensabil, în special pentru îmbinările supuse forțelor longitudinale excentrice.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel joint with significant eccentricity of longitudinal forces in IDEA StatiCa Connection }}}\]

Utilizând IDEA StatiCa, echipa de ingineri a putut analiza modelele de deformație și caracteristicile de rigiditate ale îmbinărilor în timp aproape real. Această capacitate a îmbunătățit semnificativ acuratețea modelului global, în special în predicția deplasărilor și redistribuirii forțelor interioare.

Un alt avantaj major a fost proiectarea eficientă a plăcilor de bază metalice și a ancorelor pre-instalate conform EN 1992-4. Modulul dedicat de ancorare al software-ului a înlocuit ceea ce ar fi fost în mod tradițional un proces manual laborios cu o soluție rapidă, conformă cu codul și trasabilă, îmbunătățind drastic fluxul de lucru general.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Connection of steel column and RC pad foundation in IDEA StatiCa Connection}}}\]

Despre UOIG Nikola Patrk

UOIG Nikola Patrk este o companie mică fondată în 2018 (în prezent funcționând ca echipă formată dintr-o singură persoană) cu sediul în Zadar, Croația. Este specializată în proiectarea structurilor din beton armat, zidărie, oțel și lemn. Nikola Patrk este inginer structurist cu peste 10 ani de experiență ca proiectant asociat și proiectant principal pe proiecte de diverse dimensiuni și destinații.