O projektu
Ocelová konstrukce o hmotnosti 5 100 tun postavená na vrcholu stávajícího dvoupodlažního podia, které bylo původně navrženo pro vertikální rozšíření. Změna funkce nové konstrukce vyžadovala vysoce specializovaný inženýrský přístup, aby bylo zajištěno, že stávající konstrukce dokáže pojmout revidované využití.
Geometrie ve tvaru slzy přinesla další složitosti v distribuci zatížení, boční stabilitě a detailování přípojů – což si vyžádalo použití pokročilých analytických nástrojů pro optimalizaci spotřeby materiálu a zajištění bezproblémové integrace s novou architektonickou vizí.
Inženýrské výzvy
Klíčovým požadavkem bylo začlenění laboratoří, každé s přísně stanoveným čtvercovým rozměrem 11 stop. Za tímto účelem inženýři z CannonDesign použili strategii parametrického návrhu a vyvinuli algoritmus schopný vyhodnotit stovky možných geometrií budovy. Tento přístup umožnil týmu určit optimální konfiguraci, která se vejde do omezení stávajícího podia, přičemž efektivně přenáší zatížení z vyšších podlaží a zůstává nákladově efektivní. Algoritmus byl například upraven tak, aby zachoval specifické kritické polohy sloupů a zároveň zvýšil počet opakujících se konstrukčních polí o rozpětí 33 stop.
Poloha jádra se ztužujícím rámem v podiu byla vázána na polohu stávajících nosníků, sloupů a základů. Přesto bylo nutné přeuspořádat rastr sloupů v horních podlažích. Proto byly do konstrukce integrovány přenosové příhradové nosníky.
Více informací o projektu lze nalézt v článku časopisu AISC Modern Steel Magazine: Podium Possibilities od Johna Roacha, PE, SE.
Návrh ocelových přípojů
Jedním z náročných aspektů projektu bylo řešení složitých přípojů způsobených zakřivenou geometrií budovy. Ztužená pole sledovala vnější obvod ve tvaru slzy, což znamenalo, že žádný ze ztužujících prvků nebylo možné vyřešit pomocí standardních detailů přípojů.
Návrhový tým vyvinul kompaktní přípoje ztužidel s následujícími charakteristikami:
- Styčníkové plechy tloušťky 2 palce přivařené ke sloupu a přišroubované k ztužidlům z válcovaných profilů s širokými přírubami
- Sloupy a styčníkové plechy dílensky přivařené k patním deskám tloušťky 6 palců (pro přenos smykových sil a tahových sil při nadzdvižení)
- Přídavné krycí plechy na prvcích s širokými přírubami pro splnění limitů štíhlosti a odolání účinkům větru s cílem optimalizovat výběr průřezu
- Dlouhé výřezy na styčníkových pleších pro zachování stávajících přípojů přírubových plechů
Vzhledem k novým i stávajícím detailům a novým podmínkám zatížení shledali stavební inženýři použití metody rovnoměrných sil (Uniform Force Method) pro přípoje styčníkových plechů (tradiční výpočty AISC) nepraktickým.
Řešením bylo použití IDEA StatiCa pro návrh a ověření přípojů nosník–sloup–ztužidlo v projektu. Použití CBFEM pomohlo přesně zachytit rozložení napětí ve stávajících přípojích, optimalizovat materiály a vyhnout se použití dodatečných výztužných plechů nebo výztuh.
IDEA StatiCa byla validována a ověřena pro přípoj ztužidla v místě přípoje nosník–sloup v ztužené soustavě podle postupu AISC. V této ověřovací studii je zkoumáno deset komponent: ztužidlo, příruba a stojina nosníku, příruba a stojina sloupu, spojovací úhelníky, styčníkový plech, spojovací plechy mezi ztužidlem a styčníkovým plechem, spojovací úhelníky ke sloupu, spojovací úhelníky k nosníku, šrouby a svary. Všechny komponenty jsou navrženy podle specifikací AISC 360-16. Prezentovaný přípoj je převzat z návrhové příručky AISC Design Guide 29.
Závěr
Přeměnou stávajícího podia původně určeného pro hotel na základ 17podlažní výzkumné věže ve tvaru slzy projekt posunul hranice konstrukční adaptability a optimalizace. Prostřednictvím parametrického návrhu, pokročilých řešení přenosu zatížení a precizně navržených ocelových přípojů tým překonal výzvy dané stávající konstrukcí a zároveň splnil přísná kritéria pro omezení vibrací vyžadovaná pro citlivá laboratorní prostředí.
Vyzkoušejte IDEA StatiCa zdarma
Začněte svou zkušební verzi ještě dnes a užijte si 14 dní plného přístupu a služeb zdarma.
Spustit zkušební verzi zdarma
