2004 yılında Little Rock, Arkansas'ta kurulan Robbins Engineering, yüksek irtifalı ve kasırga hızında rüzgarların estiği bir havalimanında iş jeti müşterileri için bu FBO (Sabit Üs Operatörü) terminalini ve hangarı tasarladı.
Bu benzersiz projenin en dikkat çekici kısmı, uçaklar için 40 fit yükseklikteki kanopiyi taşıyan 132 fit açıklıklı kemerli kafes kirişlerdi.
Yapı ve Tasarım
Kanopi, uçakların yolcu bindirme ve indirme işlemleri için altına girebileceği bir yapı olarak tasarlanmıştır. Ancak bu tür bir yapı büyük bir yüzey alanı oluşturur ve esas olarak rüzgardan etkilenir.
Tasarım ekibi, birleşik çaprazlı kolonlarla desteklenen kemerli kafes kirişlere karar vermeden önce çeşitli seçenekleri araştırdı (Şekil 1). 4 fit ara ile yerleştirilmiş, dairesel çubuklu X-çaprazlaması ve aralarında W8 dikmeleri bulunan çift W24x192 kolonlar, 4 birleşik kolonun her birini oluşturmaktadır. Kemerli kafes kirişler 6 fit derinliğindedir ve WT12x88 başlıkları ile çift köşebent gövdeler kullanılmaktadır.
Şekil 1. Uçaklar için yüksek kanopinin RAM Elements modeli.
132 fit açıklığın orta açıklık yakınında bir saha cıvatalı ek noktası bulunmaktadır. Her kafes kirişin her iki ucu, cıvatalı alın plakası moment birleşimleri aracılığıyla W24 kolonun iç başlığına bağlanmıştır (Şekil 2). 10 ve 20 fitlik konsol kafes kiriş bölümleri, kolonların dış başlıklarına benzer şekilde bağlanmıştır. Her kafes kirişi çifti arasına yerleştirilen dikey X-çaprazlaması ve hem üst hem de alt başlık düzlemlerindeki köşebent çaprazlamaları, her birleşik kolon çifti arasında bir uzay kafes kiriş oluşturmaktadır. Bu, uzun doğrultuda moment çerçevesi oluşturur. Her çaprazlanmış kolon çifti, ortogonal eksende konsol dikey kafes kirişler olarak işlev görür. Betonarme bağ kirişleri, kemerlerin düşey yükler altındaki itme kuvvetine karşı direnç sağlamak için kolonları uzun doğrultuda birbirine bağlar.
Şekil 2. Idea Statica'da analiz edilen alın plakaları aracılığıyla W24 kolona bağlanan WT kafes kiriş başlığı
Connection. Kolonun soluna konsol, sağına ana açıklık.
Jason McCool tarafından yazılan tam makaleye STRUCTURE Magazine web sitesinden ulaşılabilir.
IDEA StatiCa uygulamasının kullanımı
Jason McCool, Robbins Engineering, PLLC Proje Mühendisi:
Kullanmaya alışkın olduğumuz diğer temel birleşim yazılımları, WT profillerle bir kiriş ek birleşimini kontrol edemiyordu. Kemerli kanopi kafes kirişlerimizin başlıkları için WT12x88 kullandığım için, IDEA StatiCa uygulaması, aksi takdirde yavaş el hesaplamaları veya sıkıcı elektronik tablo oluşturma gerektirecek bir sorunu çözdü. Bu uygulamanın yardımıyla, hem alın plakaları hem de bindirmeli kesme plakaları ile ek birleşimini hızlıca kontrol ettim ve küresel analiz modelimi hala geliştirmekteyken bile çift kesmeli bindirmeli plakalardan oluşan nihai optimize edilmiş çözüme ulaştım. Ne yazık ki, küresel model için kullandığımız yazılım için bir BIM bağlantısı bulunmuyor, bu yüzden geometri ve yük bilgilerini aktarmak için bu özelliklerden yararlanamadım, ancak sadece tipik olmayan seçenekleri hızlıca inceleyebilmek ve gerektiğinde ayarlayabilmek büyük bir yardım oldu.
WT başlıklarından kolonlara olan alın plakası moment birleşimi, diğer yazılımların analiz edemediği bizim için bir diğer kritik parçaydı. StatiCa, gereksiz takviye levhalarını güvenle ortadan kaldırmama ve malzemeyi en yararlı olduğu yere koymama olanak sağladı. Kaynaklar, kaynaklardaki homojen olmayan gerilmenin doğrudan dikkate alındığı bilinerek boyutlandırılabildi; bu, homojenlik varsayımlarının yaygın kullanımı veya potansiyel gerilme yoğunlaşmalarını kapsamaya çalışan keyfi artış faktörlerinin uygulanması yerine geçerlidir.
Bir kolon takviye levhasına oturan açık gövdeli çelik kirişin bu örneği, diğer yazılımların yetersiz kaldığı bir başka durumdur. Tipik varsayım, takviye levhasının yalnızca yapı raksettikçe kirişteki başlık kuvvetlerinden kolona aktarılan çekme veya basınç altında olduğudur. Ancak Idea Statica, bu durumda olduğu gibi düzlem içi basınç ve düzlem dışı eğilme gibi etkileşim etkilerine, veya güçlü eksen sürekliliği plakalarını iki eksenli çekmeye maruz bırakan 4 yönlü moment birleşimlerinin bir başka yaygın durumuna izin verir.
Aşağıda, projenin FBO (Sabit Üs Operatörü) binası kısmında görece küçük bir W-kolonuna bağlanan bir rüzgar çaprazı birleşimi görülmektedir. Çapraz yükü rüzgardan kaynaklanmaktadır, deprem değildir ve bu birleşimde görece küçüktür. Ancak bu, diğer birleşim tasarım yazılımlarımızın basitçe ele alamadığı bir başka birleşim konfigürasyonudur. Sıkıcı el hesaplamaları yapmak veya gereksiz takviye levhaları hızlıca eklemek ya da güvenlik tarafında büyük ölçüde kalmak için çok kalın bir alın plakası kullanmak gibi "kolay" yolu seçmek yerine, IDEA StatiCa Connection, önerilen birleşimin fazlasıyla yeterli olduğunun basit bir doğrulamasına olanak tanır.
Sonuç, ekstra kolon takviye levhaları olmadan imalatı da daha kolay olan çok temiz bir birleşimdir. Daha sonra, bu birleşimin bir başka potansiyel uygulaması, binanın başka bir bölümünde biraz daha ağır bir kolonda, ancak bu sefer 5 kat daha fazla çapraz yükü ile ortaya çıktı. İlk durumdan bir şablon oluşturmuştum ve bunu hızlıca yeni konuma uygulayarak, yine takviye levhaları olmadan aynı konfigürasyonun işe yaradığını doğrulayabildim. Ayrıca, bu şablon artık diğer projelerde yeniden kullanılmak üzere mevcuttur.
Sonuç
REC, IDEA StatiCa Connection'a sahip olarak çeşitli şekillerde fayda sağladı. Başka birleşim tasarım yazılımları da kullansak da, hiçbiri bu kadar açık uçlu değildir. Hepsi formül odaklıdır ve bu nedenle çeşitli yönetmelik ve standartlarda türetilmiş ve ardından yazılım geliştiricisi tarafından programlanmış formüllerle sınırlıdır. Ancak IDEA StatiCa, programcının önceden öngöremeyeceği karmaşık konfigürasyonları temel bileşenlerden oluşturabilmesiyle, diğerlerinin hiçbir zaman ulaşamayacağı daha üst bir düzeyde başlar. CBFEM'in hesaplamaları desteklemesiyle, bir programcının önceden öngörebileceği şeylerle neredeyse hiç sınırlı değilim. Asimetrik profiller ve cıvata düzenleri, karmaşık takviye levhası düzenlemeleri, "eksik" bileşenlere sahip mevcut birleşimlerin yeterliliğinin belirlenmesi – bunların hepsi, diğer programların simetrik düzenlemeler, farklı bölümler arasında hiçbir etkileşim olmayan basit parça parça analiz gibi varsayımları programladığı yerde Idea Statica ile mümkündür.
