Struttura in calcestruzzo prefabbricato di un complesso residenziale a Tallinn
Informazioni sul progetto
Il Distretto di Kalaranna è una moderna area residenziale di sei ettari composta da 12 edifici residenziali con ristoranti e spazi commerciali, tutti collegati da un parcheggio sotterraneo. La terza fase del grande progetto, che include quattro edifici di cinque piani, è stata affidata alla società strutturale Innopolis Insenerid OÜ. Innopolis è uno studio di architettura e ingegneria a servizio completo specializzato in soluzioni di progettazione digitale integrata per le regioni nordica e baltica.
La struttura è progettata in calcestruzzo armato. Il sistema portante verticale è composto da pareti in calcestruzzo prefabbricato di forma generale, mentre i sistemi portanti orizzontali sono costituiti da solai a lastre alveolari supportati da elementi in calcestruzzo prefabbricato o elementi in acciaio. Alcuni edifici si affacciano sulla strada, richiedendo verifiche normative per potenziali impatti di veicoli e il loro effetto sull'integrità strutturale.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Architectural visualization of the Kalaranna District}}}\]
Sfide ingegneristiche
Il committente ha richiesto che l'intera struttura fosse progettata utilizzando elementi prefabbricati, con un minimo di calcestruzzo gettato in opera per garantire la sicurezza in cantiere e risparmiare tempo e denaro. L'intero processo di progettazione è stato difficile, non solo a causa della complessità delle forme degli elementi in calcestruzzo, ma anche per la forte pressione sul team di ingegneria affinché completasse tutti i progetti nei tempi previsti. Inoltre, il periodo di progettazione esecutiva si è sovrapposto alla fase di costruzione, richiedendo adeguamenti in tempo reale senza modificare i piani architettonici approvati, che erano bloccati senza eccezioni.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model of the third stage of the project}}}\]
Una delle principali sfide ingegneristiche associate alla progettazione era la gestione delle regioni D, in particolare le aperture per i sistemi HVAC, che creano punti deboli negli elementi. Il progetto includeva anche pareti prefabbricate insolitamente alte, di 8 metri, con grandi aperture per finestre. Un'altra sfida significativa era la varietà di forme delle pareti ai diversi piani, che complicava il trasferimento delle forze ai livelli inferiori. Ciò ha richiesto un'analisi dettagliata per garantire una corretta gestione dei percorsi di carico.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{8-meter-high precast walls }}}\]
Un'altra sfida è emersa nella struttura sotterranea, dove le pareti dei piani superiori trasferivano i loro carichi direttamente su colonne senza possibilità di riprogettare la struttura portante. Ciò era dovuto al fatto che la configurazione strutturale era stata definita durante la fase di progettazione preliminare, lasciando poca flessibilità per modifiche durante la fase di progettazione esecutiva. In un caso, gli ingegneri hanno dovuto progettare travi scatolari in acciaio personalizzate per supportare grandi aperture, garantendo che l'integrità strutturale delle pareti fosse mantenuta nonostante i carichi significativi.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel box beams supporting walls with large openings}}}\]
Soluzioni e risultati
Per affrontare le sfide di questo tipo di progetto, Innopolis Insenerid OÜ ha utilizzato il software di IDEA StatiCa nel proprio flusso di lavoro per accelerare al massimo il processo di progettazione. In particolare, l'applicazione IDEA StatiCa Detail è stata utilizzata per modellare travi alte complesse con discontinuità.
Estonia
L'ingegnere Artur Andersalu ha utilizzato pareti indebolite da aperture per porte e finestre. Ha potuto determinare facilmente le condizioni al contorno, come la colonna in acciaio rappresentata dal supporto a molla agente solo a compressione e le pareti di supporto rappresentate da piastre di appoggio per supporti puntuali. Ha inoltre modellato il solaio per tenere conto della distribuzione dei carichi verticali dai piani superiori, al fine di ottenere un flusso di tensioni più accurato in funzione della geometria e dei carichi. Tensioni significative si sono verificate negli angoli, il che ha portato a un'armatura aggiuntiva per evitare fessure ampie. Inoltre, ha potuto determinare e verificare normativamente la deformazione.
Per garantire l'accuratezza della progettazione, l'ingegnere ha anche verificato i risultati prodotti da IDEA StatiCa Detail utilizzando il metodo Puntone-e-tirante. Il confronto è stato condotto su una trave alta senza apertura per valutare la distribuzione delle forze. Attraverso la verifica incrociata dei risultati, l'ingegnere ha confermato l'affidabilità dell'analisi del software.
La progettazione includeva anche travi in calcestruzzo con aperture posizionate vicino al bordo, il che rappresentava una sfida a causa delle elevate forze di taglio in queste zone. Per garantire che le travi potessero sopportare queste tensioni, il team di ingegneria ha utilizzato IDEA StatiCa per analizzare la distribuzione dei carichi e ottimizzare l'armatura.
Per affrontare i carichi concentrati dai piani superiori trasferiti direttamente sulle colonne nella struttura sotterranea, il team di ingegneria ha progettato colonne con mensole corte. Queste mensole corte hanno fornito una migliore distribuzione delle tensioni ai supporti degli elementi parete per evitare problemi di controllo delle tensioni allo stato limite di esercizio. Incorporando le mensole corte, gli ingegneri sono stati in grado di mantenere l'integrità strutturale dei percorsi di carico senza dover modificare il progetto architettonico originale, il che era fondamentale per il progetto e non consentiva alcuna modifica alla struttura.
Conclusione
La costruzione del complesso residenziale a Tallinn, Estonia, è stato un progetto impegnativo che ha richiesto un'attenta coordinazione e una progettazione strutturale avanzata. IDEA StatiCa Detail è stato uno strumento importante per la verifica normativa di colonne con mensole corte e travi alte con discontinuità significative, consentendo al team di superare sfide come percorsi di carico irregolari e forze di taglio attorno alle aperture.
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