Informazioni sul progetto
Il progetto riguardava un edificio residenziale in calcestruzzo armato a Praga con un sistema strutturale a pareti trasversali. In base al requisito di parcheggio in garage, per il primo piano è stato utilizzato un sistema a colonne. A causa della disposizione planimetrica, non è stato possibile posizionare tutte le colonne in modo che fossero direttamente allineate con il sistema strutturale a pareti.
La struttura è stata progettata utilizzando un modello parete-solaio in un programma FEA comunemente utilizzato, con elementi selezionati modellati e progettati separatamente in IDEA StatiCa Detail.
Il seguente articolo si concentra sulla progettazione e la verifica normativa di una delle pareti portanti utilizzando il Metodo del Campo di Tensioni Compatibile in IDEA StatiCa Detail.
Sfide tecniche
La disposizione strutturale dell'edificio ha sollevato diverse questioni riguardo all'effettiva interazione tra la parete e gli elementi orizzontali. Nel caso di questa parete, il problema principale era l'influenza della rigidezza verticale della trave situata alla base della parete. Poiché il materiale in un modello FEM comune è tradizionalmente considerato lineare, vi era la preoccupazione che la rigidezza della trave venisse sovrastimata sul "lato non sicuro".
Pertanto, è stato creato un sottomodello della parete in IDEA StatiCa Detail. Per garantire una progettazione sicura, il modello è stato creato in due varianti di condizioni al contorno. Nella prima variante, la trave era rappresentata da un vincolo elastico con rigidezza corrispondente alla freccia della trave tenendo conto della fessurazione e del creep. Nella seconda variante, il vincolo che rappresentava la trave è stato rimosso completamente. Al livello dei solai, sono stati creati vincoli elastici, utilizzando valori di rigidezza basati sulla deformazione orizzontale dell'edificio.
Con i risultati chiaramente visualizzati, IDEA StatiCa Detail ci ha permesso di farci un'idea delle prestazioni effettive della struttura, il che è stato fondamentale per validare le nostre ipotesi di progetto.
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Amministratore e Ingegnere Strutturale Capo di KRStatic s.r.o.
Soluzione e risultati
La progettazione dell'armatura si è basata sull'ottimizzazione topologica. Il risultato di questo strumento è una topologia dei campi di compressione e delle zone in trazione. La forma di questa "struttura reticolare" può essere utilizzata per posizionare l'armatura nel modo più efficiente e per identificare le aree critiche di compressione nella struttura.
"Nella prima fase, abbiamo progettato l'armatura sulla base dell'ottimizzazione topologica. Mentre la progettazione tradizionale dell'armatura basata sui momenti dimensionali fornisce risultati per una disposizione ortogonale, IDEA StatiCa Detail ci ha permesso di posizionare l'armatura nella posizione ottimale."
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Direttore esecutivo e Ingegnere Strutturale Capo di KRStatic s.r.o.
Il passo successivo è stato verificare la struttura in IDEA StatiCa Detail per lo stato limite ultimo e anche per lo stato limite di esercizio. Tutto ciò è possibile grazie a un modello a elementi finiti speciale che modella l'armatura come elementi 1D. Ciò consente di calcolare il comportamento della struttura in base all'armatura effettiva e non vi sono restrizioni basate sulla forma della struttura o dell'armatura.
IDEA StatiCa Detail ci ha permesso di verificare il progetto in relazione al 2° stato limite - verifica delle fessure. Le fessure possono essere un problema in strutture come questa ed è un grande vantaggio disporre di un'analisi che ci ha garantito che tutto fosse a posto.
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Direttore Generale e Ingegnere Strutturale Capo, KRStatic s.r.o.
Conclusione
Grazie alla creazione di un sottomodello della struttura in IDEA StatiCa Detail, il team KRStatic ha acquisito la certezza che la disposizione strutturale atipica non avrebbe influenzato negativamente la capacità portante dell'edificio. I modelli creati in IDEA StatiCa sono stati calcolati con diverse varianti delle condizioni al contorno, garantendo la sicurezza della progettazione. Il risultato è stata una soluzione strutturale sicura e ottimizzata per l'edificio residenziale.
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