Ontwerp en normtoetsing van papieren constructies

En aan het begin moeten we toegeven dat dit de zwaarste uitdaging was waarmee we ooit in onze geschiedenis te maken hebben gehad. Maar we houden van uitdagingen! Dus, na jaren van ontwikkeling en grondig testen en verificaties, is de meest gewenste functie eindelijk hier! 

Met de nieuwe IDEA StatiCa F00I versie kunnen we met trots stellen dat IDEA StatiCa verschillende soorten papieren constructies kan ontwerpen, analyseren en normtoetsen. 

Waarom papier?

De geschiedenis van papier reikt terug tot het oude Egypte. Sindsdien zijn er biljoenen tonnen papier geproduceerd, gebruikt en beschreven. De voordelen van dit materiaal zijn welbekend:  

• milieuvriendelijk
• volledig recyclebaar
• betaalbaar 
• wereldwijd verkrijgbaar 
• kleurbaar
• eetbaar (in sommige gevallen)

Ondanks zijn lange geschiedenis is papier ongetwijfeld het meest veelbelovende bouwmateriaal van de toekomst. U heeft waarschijnlijk al gehoord van de eerste kartonnen kathedraal, ontworpen door architectuurlegende Shigeru Ban, in Christchurch, Nieuw-Zeeland. 

En dat is niet het enige voorbeeld. We kunnen meerdere toepassingen van papier voor diverse constructieve werken volgen, zoals bruggen,

schuilplaatsen of speelconstructies voor kinderen over de hele wereld. En wij geloven dat alle kinderen veilig moeten kunnen spelen. 

Maar uw verbeelding kent hier geen grenzen. Wat u ook bedenkt, het kan van papier worden gemaakt en door IDEA StatiCa worden ontworpen en geanalyseerd. 

Bovendien begon elke ingenieur of architect zijn/haar carrière met het maken van papieren of kartonnen modellen voor schoolprojecten, toch? En de enige manier om de stabiliteit en veiligheid van deze schoolprojecten te testen was de praktijktest (meest gebruikte tests waren verpletterings-, impact-, brandweerstand- en tests voor water- en andere drankenbestendigheid). 

Met de nieuwe IDEA StatiCa Paper applicatie kunt u nu ook miniatuur constructie-elementen in enkele minuten analyseren. 

Introductie van IDEA StatiCa Paper

Dankzij de nieuwe IDEA StatiCa Paper applicatie voegen we een nieuw type bouwmateriaal toe aan het portfolio van IDEA StatiCa producten. Naast staalverbindingen en staven, inclusief staal-op-beton en staal-op-hout verbindingen, en onze betonapplicaties, kunt u nu een geheel nieuw type materiaal ontwerpen en normtoetsen – papieren constructies. 

De belangrijkste bedoeling is om de gebruiksbeperkingen te minimaliseren, dus in samenwerking met onze onderzoekspartners zijn we gekomen met een frisse en innovatieve methode om het gedrag van het papiermodel te beoordelen – CPFEM (Cellulose Paper Finite Element Method). 

Het spanning-rek diagram van CPFEM: 

Tot verbazing van al onze onderzoekers werd de volledige wiskundige methode achter de solver al duizenden jaren geleden uitgevonden en is gebaseerd op een zeer eenvoudige en welbekende formule: 

Elk type constructie

De CPFEM methode stelt de gebruiker in staat om ELK type papier te gebruiken voor zijn constructiedoeleinden: 

• stapels kantoorpapier

• karton

• wc-papier rollen

• en vele anderen.

Elk type verbinding

Dankzij de eerder genoemde CPFEM technologiekern van IDEA StatiCa Paper zijn gebruikers ook niet beperkt in het ontwerp van papier-op-papier verbindingen. Het maakt niet uit of u uw papieren met lijm verbindt, niets, klipt of stapelt (intern noemen we dit de "origami methode"), wij staan altijd voor u klaar.

Analyse en normtoetsing

Zoals u wellicht kunt voorspellen, is het analysegedeelte de grootste uitdaging als het om papier gaat. Onze onderzoeksingenieurs hebben jaren in laboratoria doorgebracht om ten minste de belangrijkste analysetypen en tests te behandelen. Op basis van de eigenschappen van papier werden we geconfronteerd met drie grote uitdagingen:

• waterbestendigheid (oplossen)
• brandweerstand
• windbelasting (knik, wegwaaien)

Gelukkig hebben de nieuwste uitvindingen in de papierproductie-industrie ons geholpen en zijn de nieuwste tests van brandvertragend en waterbestendig papier veelbelovend voor de toekomst van papier in de bouwsector. 

We moeten toegeven dat we veel meer moeite hadden met het slagen voor de windblastest op de stapel kantoorpapier. Zoals u kunt zien in een van de verificatievideo's, verloopt het onderzoekswerk niet altijd zoals verwacht. 

Verificaties en bewijs

Betrouwbaarheid is de kern van elke IDEA StatiCa applicatie en Paper vormt hierop geen uitzondering. De onderzoeks- en verificatiefase is uitgevoerd door de bekende Ramses III Universiteit van Papyrus in Caïro, Egypte. 

Het universiteitsteam heeft meer dan 5 jaar besteed aan het uitvoeren van talrijke laboratoriumtests. De resultaten waren in overeenstemming met de normeisen. CPFEM overstijgt de grenzen van de rekenmogelijkheden bij het ontwerp van papieren constructies, terwijl ingenieurs aan de veilige kant blijven.

Op de onderstaande afbeeldingen kunt u een van de tests van een papieren brug onder belasting volgen. Alle papieren verbindingen werden vervolgens geanalyseerd met CPFEM. 

Geef papier een kans

Wij bij IDEA StatiCa geloven dat de toekomst van papier breed en open is. Daarom hebben we ons geld, onze tijd en onderzoekscapaciteiten geïnvesteerd om een manier te vinden om dit welbekende, milieuvriendelijke maar nog steeds onderschatte bouwmateriaal efficiënt te gebruiken en constructeurs en andere bouwprofessionals een nieuw materiaal te bieden om mee te werken en zich mee te onderscheiden op de markt. 

De nieuwe IDEA StatiCa Paper applicatie maakt deel uit van de nieuw uitgebrachte versie F00I, die uitsluitend beschikbaar is op 1 april 2021, via deze link.

En als we u niet hebben overtuigd, hopen we u in ieder geval even te hebben vermaakt en aan het lachen te hebben gemaakt.      

 Gelukkige 1 april!

Copyright afbeeldingen: shigerubanarchitects.com, myonebeautifulthing.com, SimScale, ScienceDirect.com, Brandon Tran, Eugene Choo