Về dự án
Sử dụng REVIT cho toàn bộ công tác vẽ kỹ thuật, chia sẻ tệp CAD toàn diện và quản lý quy trình làm việc, CRAFT có thể tận dụng công cụ này (cùng với khả năng tích hợp với RFEM) để cấu hình mô hình kết cấu dựa trên phân tích kết cấu.
Họ cũng muốn thực hiện thiết kế liên kết trong RFEM, nhưng phần mềm này không hỗ trợ thiết kế nút liên kết phức tạp cao như vậy. Vì thế, họ đã chuyển sang sử dụng IDEA StatiCa.
Mọi người thường sử dụng SolidWorks hoặc Fusion 360 để tự thiết lập các tính toán của mình. Nhưng họ thường bỏ qua việc điều đó tốn bao nhiêu thời gian và công sức. IDEA StatiCa cung cấp các chức năng mô hình hóa chế tạo và liên kết được định nghĩa rất rõ ràng, cũng như tính linh hoạt để tạo các mặt cắt tùy chỉnh với các phần tử tăng cứng. Nó cũng cung cấp một hệ thống hoàn hảo để thực hiện kiểm tra tiêu chuẩn cho các cấu kiện kết cấu, cho phép bạn chỉ cần tập trung vào việc giải quyết các vấn đề thiết kế.
Trevor Chou
Kỹ sư dự án
Với chiều cao trung bình mỗi tầng là 10 ft (3 m), khung chịu mô-men hai tầng gồm hai nhịp 21 ft (6,4 m) và 14 ft (4,3 m).
Kiến trúc sư đã thiết kế một kết cấu tầng mềm nhằm tạo ra một không gian hoàn toàn thoáng cho khu vực ban công mà không có giằng hoặc gối đỡ kết cấu lộ rõ. Vì vậy, đội ngũ kỹ sư phải thiết kế hệ khung ban công cách nhiệt không có cột chống, và họ đã chọn kết hợp một khung chịu mô-men với các dầm gỗ nhiều lớp LVL sâu, giao cắt với các dầm ghép vuông góc (flitch beam) để tạo thành các phần công-xôn và nhịp sau.
Nút liên kết thép được thiết kế để chịu lực và mô-men theo hai trục vuông góc. Ban đầu, họ muốn sử dụng một hub trung tâm dạng tiết diện rỗng, nhưng sau đó phát hiện ra rằng nó không đủ khả năng chịu các mô-men lớn từ dầm khung chịu mô-men do độ cứng ngoài mặt phẳng của thành tiết diện hộp không đủ.
Chúng tôi đã phải xem xét lại thiết kế. May mắn thay, khả năng trực quan hóa cách các lực có thể được truyền đến các cấu kiện khác nhau trong IDEA StatiCa đã giúp chúng tôi tìm ra giải pháp tốt hơn. Chúng tôi quyết định sử dụng nút liên kết dạng tiết diện chữ H cánh rộng vì nó tạo ra tính liên tục tốt theo cả hai trục trực giao và cho phép sự chuyển tiếp lực mượt mà giữa các cấu kiện.
Trevor Chou
Kỹ sư dự án
Nút liên kết thép đã được thiết kế lại với tiết diện cánh rộng để duy trì tính liên tục theo cả hai trục, đồng thời đảm bảo truyền lực và mô-men trực tiếp hơn đến tâm của hub.
Ngoài ra, các cấu kiện ban công yêu cầu thép phải chạy liên tục qua đường cách nhiệt của tòa nhà, vì vậy đội ngũ kỹ sư đã bổ sung một tấm đệm cách nhiệt (từ vật liệu tùy chỉnh) để giảm nguy cơ mất nhiệt và đọng sương.
Họ đã sử dụng Dlubal RFEM để phân tích và thiết kế các cấu kiện khung, và IDEA StatiCa để thiết kế các liên kết phức tạp trong nhiều loại vật liệu.
IDEA StatiCa có tính linh hoạt để tạo vật liệu tùy chỉnh và các phần tử với hình học phức tạp cùng các mẫu cho liên kết gỗ-thép, giúp giảm đáng kể thời gian cần thiết để thiết lập mô hình.
Trevor Chou
Kỹ sư dự án
Thách thức kỹ thuật
Dự án này gặp phải nhiều thách thức.
Như chúng ta đã biết, tòa nhà không chỉ nằm trên đỉnh một vách đá dốc và cần có khả năng chịu gió lớn mà không có tường chịu cắt hay giằng, mà để phức tạp hơn nữa, ban công cách nhiệt không có cột chống đã tạo thêm một phương thiết kế vuông góc thứ hai so với khung chịu mô-men chính – nghĩa là khả năng chịu lực cắt, lực dọc trục và mô-men cần được đảm bảo theo 2 phương tại các nút.
Thiết kế ban đầu được hình thành như một hệ thống kết cấu thép. Vì vậy, CRAFT đã làm việc với một cấu hình công trình dạng thép, với mục tiêu thực hiện càng nhiều phần càng tốt bằng kết cấu gỗ và gỗ kết cấu.
Mặc dù IDEA StatiCa không hỗ trợ thiết kế liên kết gỗ, công cụ này vẫn có thể cung cấp lực đầu ra tại các vị trí bu lông cụ thể. Sau đó, đội ngũ kỹ sư có thể dễ dàng chuyển các kết quả này sang bảng tính thiết kế nội bộ của họ (dùng cho kiểm tra ép mặt bu lông tuân thủ tiêu chuẩn gỗ) để xác minh sự phân bố lực và sau đó hoàn thiện thiết kế kết cấu cho liên kết.
Điều này có nghĩa là chúng tôi có thể nhanh chóng tạo mô hình thử nghiệm các liên kết trong IDEA StatiCa – thay đổi kích thước bu lông, khoảng cách và cách bố trí mảng bu lông, v.v. – và sau đó dễ dàng lấy ra các lực bu lông đã điều chỉnh để xuất sang bảng tính riêng của chúng tôi.
Martyn Sheard
Kỹ sư Dự án Cấp cao
Giải pháp và kết quả
Hoàn thành vào năm 2022, ngôi nhà một gia đình hai tầng tại Martha’s Vineyard là một ví dụ tuyệt vời về thiết kế kiến trúc và kết cấu xuất sắc.
Thông qua việc sử dụng phần mềm IDEA StatiCa và sự hợp tác chặt chẽ với kiến trúc sư, chuyên gia tư vấn nhiệt và đơn vị chế tạo, CRAFT đã thành công phát triển một hệ khung thép hoàn chỉnh thành giải pháp gỗ lai, giảm lượng thép cần thiết và giữ cho kết cấu công trình phù hợp với phương pháp thi công truyền thống của địa phương.
Về Craft | Engineering Studio
Có trụ sở tại New York, CRAFT cung cấp dịch vụ tư vấn kỹ thuật kết cấu trong việc xây dựng công trình mới (và cải tạo công trình hiện có) cho các dự án dân dụng, thương mại và đặc biệt bằng vật liệu truyền thống và phi truyền thống.
Là một studio kỹ thuật kết cấu tiên phong, đội ngũ CRAFT luôn đam mê với cuộc đối thoại không ngừng giữa kỹ thuật kết cấu và kiến trúc. Bằng cách kết hợp kinh nghiệm và tư duy cởi mở của mình với các công cụ tính toán và phân tích hàng đầu, CRAFT có thể mang đến cho khách hàng những giải pháp thiết kế kết cấu hiệu quả, thực tiễn và sáng tạo – hoàn hảo cho các kiến trúc sư và nhà thiết kế đang tìm kiếm những cách tiếp cận mới trong việc triển khai kỹ thuật kết cấu.
Với vai trò là Kỹ sư dự án, Trevor Chou mang đến kinh nghiệm của mình trong việc thực hiện thiết kế và phân tích kết cấu cho các tòa nhà cao tầng và nhà ở thương mại (theo tiêu chuẩn xây dựng của Mỹ và Trung Quốc), và luôn đam mê việc tích hợp kiến thức về kiến trúc và kỹ thuật của mình.
Martyn Sheard là Kỹ sư dự án cấp cao tại công ty và có mười hai năm kinh nghiệm trong thiết kế và quản lý dự án trên nhiều loại hình và quy mô dự án khác nhau, với mối quan tâm đặc biệt đến kỹ thuật kết cấu gỗ khối lớn.
Martyn Sheard và Trevor Chou đã trở thành người chiến thắng ở hạng mục Kết cấu quy mô nhỏ trong Giải thưởng IDEA StatiCa Excellence Award 2021, vượt qua 100 đối thủ khác trong hạng mục kết cấu quy mô nhỏ để giành chiến thắng.
Tìm hiểu ý kiến của các kỹ sư về dự án
Thi công nhà ở gia đình
Xây dựng nhà ở gia đình
Thi công nhà ở gia đình
Chi tiết liên kết
Xây dựng nhà ở gia đình
Chi tiết liên kết
Chi tiết mô hình liên kết
Chi tiết mô hình liên kết
