Přesné trubkové přípoje pro ikonickou pergolu ve Vídni

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vertical section of the pergola}}}\]

O projektu

Pergola, nacházející se v rakouské metropoli, je vizuálně působivá stříška podepřená čtyřmi 7 metrů vysokými konzolově uloženými sloupy z dutých ocelových profilů CHS 193,7×14,2. Tyto sloupy jsou tuhým přípojemnapojeny na betonové základy a tvoří hlavní svislé prvky konstrukce. Zakřivené prstencové nosníky, vnitřní i vnější, jsou předepnuty mezi sloupy a stabilizovány membránovými skořepinami. Dodatečné tlakové diagonály spojují prstencové nosníky se sloupy za účelem zvýšení celkové tuhosti a prostorové stability.

Samotné prstencové nosníky jsou vyrobeny z trubek CHS 139,7×14,2 a CHS 76,1×4 z oceli S355J0. Projektový tým byl zodpovědný za všechny kritické styčníkové přípoje mezi těmito zakřivenými a skloněnými prvky, přičemž bylo nutné pečlivě vyvážit konstrukční integritu, estetická omezení a proveditelnost montáže.

Inženýrské výzvy

Klíčovou výzvou projektu byla geometrie a silové podmínky v přípojích trubkových ocelových průřezů. Každý styčník musel přenášet celou sadu vnitřních sil, včetně výrazného kroucení, ohybu kolem slabé osy, normálové síly a smyku, a to vše v rámci vizuálně minimalistického a architektonicky přijatelného obrysu. Polohy šroubů musely být tam, kde to bylo možné, skryté nebo zapuštěné, přičemž použití výřezů a otvorů k dosažení tohoto cíle dále komplikovalo přenos zatížení a lokální chování plechů.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Outer ring endplate splice with cut-out}}}\]

Patní desky přenášející ohybové momenty vyžadovaly podrobné inženýrské zpracování pomocí IDEA StatiCa Connection pro zvládnutí koncentrací napětí od vysokých konzolových sloupů, zejména při podmínkách bočního zatížení. Tyto základové přípoje obsahovaly velké výřezy pro skryté kotvení, což tradiční ruční výpočty nebo zjednodušené modely styčníků činilo nepraktickými. Totéž platilo pro napojení tahových tyčí a stykování zakřivených prstencových nosníků, kde bylo nutné současně posoudit excentricitu, boulení a lokální stabilitu.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Base plate connection with cut-out}}}\]

Vzhledem k počtu přípojů a vysoké variabilitě geometrie by manuální přístup pomocí MKP byl časově náročný, náchylný k chybám a obtížně dokumentovatelný. Klient navíc požadoval krátké dodací lhůty a kompaktní, efektivní návrhy styčníků, což zvyšovalo tlak na inženýrský tým, aby rychle dodával přesná a normám vyhovující řešení.

Řešení a výsledky

IDEA StatiCa Connection umožnila společnosti E-STEEL Ltd. modelovat každý složitý přípoj – ať už patní desky, diagonální táhla nebo stykování zakřivených prstenců – s plnou věrností. Schopnost softwaru pracovat se všemi šesti složkami vnitřních sil, včetně kroucení a ohybu mimo rovinu, byla pro tento projekt zásadní. Díky metodě konečných prvků na bázi komponent (CBFEM) mohli inženýři vizualizovat tok sil, vyhodnocovat zóny plastického přetvoření a kontrolovat lokální boulení plechů, a to vše v jednotném prostředí.

Jednou z výjimečných aplikací byl návrh patní desky s výřezy a skrytými šrouby. S pomocí IDEA StatiCa mohli inženýři explicitně modelovat složité kontaktní interakce, ověřit kontaktní tlak a stanovit optimální velikost a polohu svarů, a to bez předimenzování přípoje. Pro diagonální tahová táhla poskytla IDEA StatiCa přehlednou vizualizaci napětí v úhelnících a styčníkových pleších, což umožnilo upřesnění rozměrů a geometrie.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Tension rod connection}}}\]

Možnost iterativně upravovat geometrii a svary a okamžitě znovu spouštět normová posouzení ušetřila u každého typu styčníku hodiny práce. Velikosti svarů byly optimalizovány z hlediska ekonomiky výroby, bez nutnosti konzervativního předimenzování. Každý přípoj prošel posouzením podle Eurokódu s úplnou dokumentací, čímž se snížilo riziko při přezkumu a tým mohl splnit přísné termíny odevzdání.

Měřitelný přínos

Díky IDEA StatiCa zkrátila společnost E-STEEL Ltd. dobu detailování přípojů přibližně o 50 % ve srovnání s jejich konvenčním pracovním postupem založeným na MKP. Ještě důležitější je, že dokázali dodat architektonicky kompaktní styčníky, které neohrozily konstrukční bezpečnost ani požadavky norem. Při nejméně šesti různých typech přípojů a desítkách kombinací zatížení byla schopnost rychle zadávat, analyzovat a dokumentovat každý scénář klíčovým předpokladem úspěchu projektu s IDEA StatiCa.

O společnosti E-STEEL Ltd

Společnost E-STEEL Ltd poskytuje služby konstrukčního inženýrství ve všech fázích návrhu, od konceptu po podrobné provedení, pro klienty v Maďarsku i v zahraničí. Jejich hlavním zaměřením jsou průmyslové ocelové konstrukce, pracují však také na železobetonových budovách, obvodových konstrukcích, silech, strojních podporách a rezidenčních projektech.

E-STEEL

Maďarsko

Detail