SteelConnection designAISC (USA)Steel-to-timberConnection

Rodinný dům v Massachusetts

Ostrov Martha’s Vineyard | CRAFT Engineering Studio

CRAFT Engineering Studio spolupracovalo úzce s architektonickým studiem Selldorf Architects na tomto rodinném domě. Projekt se skládá ze tří samostatných objektů – hlavního domu, garáže a domu u bazénu. Dvoupodlažní hlavní dům s otevřeným architektonickým řešením a nepodepřeným balkonem stojí na strmém svahu s výhledem na oceán, což jej vystavuje silnému větru a přináší řadu výzev z hlediska konstrukčního návrhu svislých i vodorovných nosných systémů. Původně navržený v oceli, klient i architekt si přáli přejít na řešení převážně ze dřeva.

Tento článek je také dostupný v

O projektu

S využitím REVIT pro veškeré výkresy, důkladné sdílení CAD souborů a řízení pracovních postupů mohla společnost CRAFT využít tento nástroj (a jeho integraci s RFEM) ke konfiguraci svého konstrukčního modelu na základě statické analýzy.

Chtěli také provést návrh přípojů v RFEM, ale ten nebyl pro tak vysoce komplexní návrh styčníku podporován. Obrátili se tedy na IDEA StatiCa.

Lidé se obvykle obracejí na SolidWorks nebo Fusion 360, aby si nastavili vlastní výpočty. Často však přehlížejí, kolik času a úsilí to vyžaduje. IDEA StatiCa poskytuje velmi dobře definované funkce pro modelování výroby a přípojů a také flexibilitu při vytváření uživatelsky upravených průřezů z hlediska ztužujících prvků. Nabízí také perfektní systém pro provádění normových posouzení konstrukčních prvků, což vám umožní soustředit se pouze na řešení návrhových problémů.

Trevor Chou

Projektový inženýr – CRAFT Engineering Studio

Spojené státy

S průměrnou výškou podlaží 10 stop (3 m) se dvoupatrový momentový rám skládá ze dvou polí o rozpětí 21 stop (6,4 m) a 14 stop (4,3 m).

Architekt navrhl konstrukci s měkkým podlažím (soft-story) tak, aby zůstal zcela otevřený prostor pro balkonovou plochu bez viditelných konstrukčních ztužení nebo podpor. Tým tak musel navrhnout tepelně odděleného nepodepřeného balkonového rámu, pro který zvolili kombinaci momentového rámu s vysokými vícevrstvými LVL dřevěnými nosníky protínajícími ortogonální kompozitní nosníky (flitch beams) k vytvoření konzol a návazných polí.

Výsledný ocelový styčník byl navržen tak, aby odolal silám a momentům v obou ortogonálních osách. Zpočátku chtěli použít centrální dutý průřez jako uzel, ale zjistili, že není schopen odolat vysokým momentům od nosníku momentového rámu z důvodu nedostatečné tuhosti mimo rovinu stěn uzavřeného průřezu.

Museli jsme návrh přepracovat. Naštěstí nám možnost vizualizace přenosu sil do jednotlivých prvků v IDEA StatiCa pomohla dojít k lepšímu řešení. Rozhodli jsme se použít uzel z širokopásového průřezu (wide flange), protože vytváří výbornou kontinuitu v obou ortogonálních osách a umožňuje plynulý přenos sil mezi prvky.

Trevor Chou

Projektový inženýr – CRAFT Engineering Studio

Spojené státy

Ocelový styčník byl přepracován s širokopásmovým průřezem, aby byla zachována kontinuita v obou osách a zároveň bylo zajištěno přímější přenos sil a momentů do centra uzlu.

Kromě toho vyžadovaly balkonové prvky, aby ocel probíhala nepřerušeně přes tepelnou linii budovy, takže tým zahrnul tepelně izolační podložku (z upraveného materiálu), aby se snížilo riziko úniku tepla a kondenzace.

Pro analýzu a návrh rámových prvků použili Dlubal RFEM a pro návrh složitých přípojů z různých materiálů IDEA StatiCa.

IDEA StatiCa nabízí flexibilitu při vytváření vlastních materiálů a prvků se složitou geometrií a šablon pro přípoje dřevo-ocel, což výrazně zkrátilo čas potřebný na vytvoření modelu.

Trevor Chou

Projektový inženýr – CRAFT Engineering Studio

Spojené státy

Inženýrské výzvy

Výzev v tomto projektu bylo mnoho.

Jak jsme se již dozvěděli, budova nebyla postavena jen na vrcholu strmého útesu a musela odolávat silnému větru bez ztužujících stěn nebo vzpěr, ale aby toho nebylo málo, tepelně oddělený, nepodepřený balkon zavedl druhý ortogonální směr návrhu k hlavnímu momentovému rámu - to znamená, že smyková, normálová a momentová únosnost musela být zajištěna ve 2 směrech v uzlových bodech.

Původní návrh byl koncipován jako ocelový systém. Společnost CRAFT tak pracovala s topologií budovy typu ocelové konstrukce s cílem provést co nejvíce z ní v konstrukčním dřevě a dřevěných prvcích.

Ačkoli návrh dřevěných přípojů nebyl aplikací IDEA StatiCa podporován, nástroj byl schopen poskytnout výstupní síly v konkrétních polohách šroubů. Tým pak mohl tyto výsledky snadno přenést do svého interního návrhového tabulkového procesoru (pro posouzení otlačení šroubů v souladu s normami pro dřevo) k ověření rozložení sil a následně dokončit konstrukční návrh přípoje.

To znamenalo, že jsme byli schopni rychle vytvářet prototypy přípojů v IDEA StatiCa – měnit velikost šroubů, rozteče a uspořádání atd. – a poté snadno získávat upravené síly ve šroubech pro export do našich vlastních tabulek.