Projektowanie i sprawdzenie normowe konstrukcji papierowych

Na samym początku musimy przyznać, że było to najtrudniejsze wyzwanie, z jakim kiedykolwiek się zmierzyliśmy w naszej historii. Ale uwielbiamy wyzwania! Tak więc, po latach rozwoju, gruntownych testów i weryfikacji, najbardziej pożądana funkcja jest w końcu tutaj! 

W nowej wersji IDEA StatiCa F00I możemy z dumą stwierdzić, że IDEA StatiCa może projektować, analizować i sprawdzać normowo różne typy konstrukcji papierowych. 

Dlaczego papier?

Historia papieru sięga starożytnego Egiptu. Od tamtej pory wyprodukowano, wykorzystano i zapisano biliony ton papieru. Zalety tego materiału są powszechnie znane:  

• przyjazny dla środowiska
• w pełni nadający się do recyklingu
• przystępny cenowo 
• dostępny na całym świecie 
• możliwy do barwienia
• jadalny (w niektórych przypadkach)

Pomimo swojej długiej historii, papier jest bez wątpienia najbardziej obiecującym materiałem budowlanym przyszłości. Prawdopodobnie zauważyliście pierwszą katedrę z tektury zaprojektowaną przez legendę architektury, Shigaru Bana, w Christchurch w Nowej Zelandii. 

I to nie jedyny przykład. Możemy śledzić wiele zastosowań papieru w różnych pracach inżynierskich, takich jak mosty,

schronienia czy dziecięce konstrukcje rozrywkowe na całym świecie. Wierzymy, że wszystkie dzieci powinny bawić się bezpiecznie. 

Ale Twoja wyobraźnia nie jest tu ograniczona. Cokolwiek sobie wyobrażasz, może zostać wykonane z papieru, zaprojektowane i przeanalizowane przez IDEA StatiCa. 

Co więcej, każdy inżynier konstruktor lub architekt rozpoczął swoją karierę od tworzenia papierowych lub tekturowych modeli na potrzeby szkolnych projektów, prawda? A jedynym sposobem na sprawdzenie stabilności i bezpieczeństwa tych szkolnych projektów był test praktyczny (najczęściej stosowane były testy zgniatania, testy udarowe, testy odporności ogniowej oraz testy odporności na wodę i inne napoje). 

Dzięki nowej aplikacji IDEA StatiCa Paper możesz teraz analizować nawet miniaturowe elementy konstrukcyjne w ciągu kilku minut. 

Przedstawiamy IDEA StatiCa Paper

Dzięki nowej aplikacji IDEA StatiCa Paper dodajemy kolejny rodzaj materiału budowlanego do portfolio produktów IDEA StatiCa. Obok połączeń stalowych i elementów, w tym połączeń stal-beton i stal-drewno, oraz naszych aplikacji betonowych, możesz teraz projektować i sprawdzać normowo zupełnie nowy rodzaj materiału – konstrukcje papierowe. 

Głównym założeniem jest minimalizacja ograniczeń użytkowania, dlatego we współpracy z naszymi partnerami badawczymi opracowaliśmy świeżą i innowacyjną metodę oceny zachowania modelu papierowego – CPFEM (Cellulose Paper Finite Element Method). 

Wykres naprężenie-odkształcenie CPFEM: 

Ku zaskoczeniu wszystkich naszych badaczy, cała metoda matematyczna leżąca u podstaw solvera została wynaleziona już tysiące lat temu i opiera się na bardzo prostym i dobrze znanym wzorze: 

Dowolny typ konstrukcji

Metoda CPFEM umożliwia użytkownikowi zastosowanie DOWOLNEGO rodzaju papieru do celów konstrukcyjnych: 

• stosy papieru biurowego

• tektura

• tuby z papieru toaletowego

• i wiele innych.

Dowolny typ połączenia

Dzięki wspomnianej technologii CPFEM stanowiącej rdzeń IDEA StatiCa Paper, użytkownicy nie są również ograniczeni w projektowaniu połączeń papier-papier. Nie ma znaczenia, czy łączysz papier klejem, zszywasz go, spinasz klipsem czy układasz w stosy (wewnętrznie nazywamy to „metodą origami") – zawsze mamy dla Ciebie rozwiązanie.

Analiza i sprawdzenie normowe

Jak można się spodziewać, głównym wyzwaniem w przypadku papieru jest część analityczna. Nasi inżynierowie badawczy spędzili lata w laboratoriach, aby objąć przynajmniej główne typy analiz i testów. Na podstawie właściwości papieru stanęliśmy przed trzema głównymi wyzwaniami:

• odporność na wodę (rozpuszczanie)
• odporność ogniowa
• obciążenie wiatrem (wyboczenie, unoszenie)

Na szczęście najnowsze wynalazki w przemyśle papierniczym pomogły nam, a najnowsze testy papieru ognioodpornego i wodoodpornego są obiecujące dla przyszłości papieru w budownictwie. 

Musimy przyznać, że mieliśmy znacznie więcej trudności z przejściem testu odporności na podmuch wiatru na stosie papieru biurowego. Jak widać w jednym z filmów weryfikacyjnych, prace badawcze nie zawsze przebiegają zgodnie z oczekiwaniami. 

Weryfikacje i dowody

Niezawodność jest podstawą każdej z aplikacji IDEA StatiCa, a Paper nie jest wyjątkiem. Faza badań i weryfikacji została przeprowadzona przez dobrze znany Uniwersytet Papirusu Ramzesa III w Kairze w Egipcie. 

Zespół uczelni spędził ponad 5 lat na przeprowadzaniu licznych testów laboratoryjnych. Wyniki były zgodne z wymaganiami normowymi. CPFEM przełamuje ograniczenia możliwości obliczeniowych w projektowaniu konstrukcji papierowych, zapewniając jednocześnie inżynierom bezpieczne rozwiązania.

Na poniższych zdjęciach można prześledzić jeden z testów papierowego mostu pod obciążeniem. Wszystkie połączenia papierowe zostały następnie przeanalizowane metodą CPFEM. 

Daj papierowi szansę

W IDEA StatiCa wierzymy, że przyszłość papieru jest szeroko otwarta. Dlatego zainwestowaliśmy nasze pieniądze, czas i zasoby badawcze, aby znaleźć sposób na efektywne wykorzystanie tego dobrze znanego, przyjaznego dla środowiska, ale wciąż niedocenianego materiału budowlanego i zapewnić inżynierom konstruktorom oraz innym specjalistom budowlanym nowy materiał do pracy, pozwalający wyróżnić się na rynku. 

Nowa aplikacja IDEA StatiCa Paper jest częścią nowo wydanej wersji F00I, która jest dostępna wyłącznie 1 kwietnia 2021 roku pod tym linkiem.

A jeśli nie przekonaliśmy Was, mamy nadzieję, że przynajmniej na chwilę Was rozbawiliśmy i wywołaliśmy uśmiech.      

 Wesołego Prima Aprilis!

Prawa autorskie do zdjęć: shigerubanarchitects.com, myonebeautifulthing.com, SimScale, ScienceDirect.com, Brandon Tran, Eugene Choo