A Robbins Engineering, amelyet 2004-ben alapítottak Little Rockban, Arkansasban, ezt az FBO (Fixed Base Operator) terminált és hangárt tervezte üzleti légiforgalmi ügyfelek számára egy magasan fekvő repülőtéren, hurrikán erejű szélsebességek mellett.
A projekt legkiemelkedőbb része a 132 láb szabad kifeszítésű íves rácsostartók voltak, amelyek a repülőgépek számára szolgáló 40 láb magas előtetőt tartják.
Szerkezet és tervezés
Az előtetőt olyan szerkezetként tervezték, ahová a repülőgépek behajthatnak az utasok be- és kiszállítása céljából. De ez a típusú szerkezet nagy felületet képvisel, és elsősorban a szél terheli.
A tervezőcsapat több lehetőséget is megvizsgált, mielőtt az összetett rácsozott oszlopokkal alátámasztott íves rácsostartók mellett döntött (1. ábra). Az egyes összetett oszlopokat 4 láb távolságra elhelyezett W24x192 páros oszlopok alkotják, kör keresztmetszetű rúd X-merevítéssel és W8 elemekkel közöttük. Az íves rácsostartók 6 láb magasak, WT12x88 övekkel és dupla szögvas rácsrudakkal.
1. ábra. A repülőgépek számára szolgáló magas előtető RAM Elements modellje.
A 132 láb szabad kifeszítésnek egy helyszínen csavarozott toldási pontja van a nyílás közepe közelében. Minden egyes tartó mindkét vége csavarozott homloklemezes nyomatéki kapcsolaton keresztül csatlakozik a W24 oszlop belső övéhez (2. ábra). A 10 és 20 láb hosszú kinyúló tartószakaszok hasonló módon csatlakoznak az oszlopok külső öveihez. A tartópárok között elhelyezett vertikális X-merevítés, valamint a felső és alsó övek síkjaiban futó szögvas rácsozás térbeli rácsos szerkezetet alkot az egyes összetett oszloppárok között. Ez alkotja a hosszirányú nyomatéki keretet. Az egyes rácsozott oszloppárok merőleges tengelyben kinyúló vertikális rácsos szerkezetként működnek. Betonkötőgerendák kapcsolják össze az oszlopokat hosszirányban, hogy ellenálljanak az ívek gravitációs teher hatására létrejövő oldalirányú nyomóerejének.
2. ábra. A WT rácsostartó öve a W24 oszlophoz homloklemezeken keresztül csatlakozik, amelyet az Idea Statica
Connection alkalmazásban elemeztek. A kinyúló rész az oszloptól balra, a folytatás jobbra.
A Jason McCool által írt teljes cikk elérhető a STRUCTURE Magazine weboldalán.
Az IDEA StatiCa alkalmazás használata
Jason McCool, projektmérnök, Robbins Engineering, PLLC:
A korábban használt egyéb elsődleges kapcsolatszámító szoftver nem volt képes ellenőrizni egy gerendatoldó csomópontot WT szelvényekkel. Mivel a WT12x88 szelvényeket használtuk az íves előtető rácsostartóinak öveihez, az IDEA StatiCa alkalmazás megoldást jelentett arra, amit egyébként lassú kézi számítások vagy fáradságos táblázatkészítés jelentett volna. Segítségével gyorsan ellenőriztem a toldási csomópontot mind homloklemezekkel, mind átfedő nyírólemezekkel, és iterációval jutottam el a végleges, optimalizált megoldáshoz, amely dupla nyírásban lévő átfedő lemezeket alkalmaz, mindezt még a globális statikai modell fejlesztése közben. Sajnos a globális modellhez használt szoftverhez nincs BIM-kapcsolat, így nem tudtam kihasználni ezeket a funkciókat a geometria és a teherinformációk átvitelére, de már az is nagy segítség volt, hogy gyorsan tudtam vizsgálni a nem tipikus megoldásokat, és szükség szerint módosítani azokat.
A WT övektől az oszlopokhoz vezető homloklemezes nyomatéki kapcsolat egy másik kritikus elem volt számunkra, amelyet más szoftver nem tudott elemezni. A StatiCa lehetővé tette, hogy magabiztosan elhagyjam a szükségtelen merevítőket, és több anyagot ott alkalmazzak, ahol az a leghasznosabb volt. A varratok méretezhetők voltak úgy, hogy a varratokban fellépő nem egyenletes feszültséget közvetlenül figyelembe vettük, ahelyett hogy az egyenletesség szokásos feltételezéseire vagy tetszőleges növelési tényezők alkalmazására hagyatkoztunk volna, amelyek a potenciális feszültségkoncentrációkat próbálják lefedni.
Ez az az eset, amikor egy nyitott hálós acél gerinclemezes tartó egy oszlopmerevítő lemezen fekszik fel, egy másik olyan példa, ahol más szoftverek elégtelenek. A tipikus feltételezés az, hogy a merevítőlemez csak a gerendaövekben keletkező húzásnak vagy nyomásnak van kitéve, amely az oszlopba átvitel során a szerkezet elmozdulásakor jön létre. De az Idea Statica lehetővé teszi az interakciós hatások figyelembevételét, mint például a síkban jelentkező nyomás és a síkból kimozduló hajlítás kombinációja, mint ebben az esetben, vagy egy másik gyakori esetben, amikor a 4 irányú nyomatéki kapcsolatok kétirányú húzásnak teszik ki az erős tengely folytatólemezeit.
Alább egy szélmerevítő kapcsolat látható egy viszonylag kicsi W-oszlophoz az FBO (Fixed Base Operator) épületrészen. A merevítő terhe szélteher, nem szeizmikus, és ezen a csomóponton viszonylag kicsi. De ez egy másik olyan kapcsolati konfiguráció, amelyet egyszerűen nem kezel a korábban használt egyéb kapcsolattervező szoftverünk. Ahelyett, hogy fáradságos kézi számításokkal foglalkoztunk volna, vagy az „egyszerű” megoldást választottuk volna, azaz szükségtelen merevítőlemezeket adtunk volna hozzá gyorsan, vagy nagyon vastag homloklemezt használtunk volna, hogy a biztonság oldalán maradjunk, az IDEA StatiCa Connection lehetővé tette egy egyszerű ellenőrzést, amely megerősítette, hogy a javasolt kapcsolat több mint megfelelő.
Az eredmény egy nagyon tiszta csomópont, amelyet a felesleges oszlopmerevítő lemezek nélkül is könnyebb legyártani. Később ennek a kapcsolatnak egy másik potenciális alkalmazási lehetősége merült fel az épület egy másik részén, egy kissé nehezebb oszlopnál, de ezúttal 5-szörös merevítő teherrel. Az első esetből készített sablont gyorsan tudtam alkalmazni az új helyszínen, és megerősíteni tudtam, hogy ugyanaz a konfiguráció működik, ismét merevítők nélkül. Ráadásul ez a sablon most már más projektekben is felhasználható.
Összefoglalás
A REC több szempontból is profitált az IDEA StatiCa Connection használatából. Bár más kapcsolattervező szoftvereket is használunk, azok közül semelyik sem ennyire nyitott végű. Mindegyikük formulaalapú, ezért korlátozottak azokra a formulákra, amelyeket a különböző szabványokban és normákban levezettek, majd a szoftverfejlesztő programozott. Az IDEA StatiCa azonban valóban magasabb szinten kezdődik, mint amit a többiek elérhetnek, mivel képes a csomópontokat alapvető komponensekből komplex konfigurációkká építeni, amelyeket a programozó előre nem tudott volna megjósolni. A CBFEM által alátámasztott számításokkal nem vagyok annyira korlátozva ahhoz, amit egy programozó előre elképzelhetett volna. Aszimmetrikus szelvények és csavarelrendezések, összetett merevítő-elrendezések, a „hiányos” komponensekkel rendelkező meglévő csomópontok megfelelőségének meghatározása – mindezek lehetségesek az Idea Statica segítségével, ahol más programok olyan feltételezésekkel dolgoznak, mint a szimmetrikus elrendezések, egyszerű, egymástól elszigetelt elemzések a különböző részek közötti interakció figyelembevétele nélkül stb.
