Prefabrykowana konstrukcja betonowa kompleksu mieszkalnego w Tallinie
O projekcie
Dzielnica Kalaranna to nowoczesny obszar mieszkalny o powierzchni sześciu hektarów, obejmujący 12 budynków mieszkalnych z restauracjami i lokalami handlowymi, połączonych podziemnym parkingiem. Trzeci etap tego wielkiego projektu, obejmujący cztery pięciopiętrowe budynki, został powierzony firmie konstrukcyjnej Innopolis Insenerid OÜ. Innopolis to firma architektoniczno-inżynierska świadcząca pełen zakres usług, specjalizująca się w kompleksowych cyfrowych rozwiązaniach projektowania budowlanego w regionie nordyckim i bałtyckim.
Konstrukcja zaprojektowana jest jako żelbetowa. Pionowy układ nośny składa się z prefabrykowanych ścian betonowych o ogólnych kształtach, natomiast poziome układy nośne tworzą płyty kanałowe oparte na prefabrykowanych elementach betonowych lub elementach stalowych. Kilka budynków jest usytuowanych przy ulicy, co wymaga sprawdzenia normowego pod kątem potencjalnych uderzeń pojazdów i ich wpływu na integralność konstrukcji.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Architectural visualization of the Kalaranna District}}}\]
Wyzwania inżynierskie
Inwestor wymagał, aby cała konstrukcja została zaprojektowana z elementów prefabrykowanych, przy minimalnym zastosowaniu betonu wylewanego na miejscu budowy, w celu zachowania bezpieczeństwa na placu budowy oraz oszczędności czasu i kosztów. Cały proces projektowania był trudny nie tylko ze względu na złożoność kształtów elementów betonowych, ale także z powodu silnej presji na zespół inżynierów, aby ukończyć wszystkie projekty zgodnie z harmonogramem. Co więcej, okres szczegółowego projektowania pokrywał się z fazą budowy, co wymagało bieżących korekt bez możliwości zmiany zatwierdzonych planów architektonicznych, które były zablokowane bez wyjątków.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model of the third stage of the project}}}\]
Jednym z głównych wyzwań inżynierskich związanych z projektem było zarządzanie strefami nieciągłości, w szczególności otworami dla instalacji HVAC, tworzącymi słabe punkty w elementach. Projekt obejmował również wyjątkowo wysokie, 8-metrowe ściany prefabrykowane z dużymi otworami okiennymi. Kolejnym istotnym wyzwaniem były zróżnicowane kształty ścian na różnych kondygnacjach, co komplikowało sposób przenoszenia sił na niższe poziomy. Wymagało to szczegółowej analizy w celu zapewnienia właściwego prowadzenia ścieżek obciążeń.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{8-meter-high precast walls }}}\]
Kolejne wyzwanie pojawiło się w części podziemnej, gdzie ściany z wyższych kondygnacji przenosiły swoje obciążenia bezpośrednio na słupy, bez możliwości przeprojektowania układu nośnego. Wynikało to z faktu, że układ konstrukcyjny został zablokowany na etapie projektu wstępnego, pozostawiając niewielką elastyczność w zakresie zmian podczas fazy projektu szczegółowego. W jednym przypadku inżynierowie musieli zaprojektować niestandardowe stalowe belki skrzynkowe do podparcia dużych otworów, zapewniając zachowanie integralności konstrukcyjnej ścian pomimo znacznych obciążeń.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel box beams supporting walls with large openings}}}\]
Rozwiązania i wyniki
Aby sprostać wyzwaniom tego rodzaju projektu, firma Innopolis Insenerid OÜ wykorzystała oprogramowanie IDEA StatiCa w swoim procesie pracy, maksymalnie przyspieszając proces projektowania. W szczególności aplikacja IDEA StatiCa Detail została użyta do modelowania złożonych belek wysokich ze strefami nieciągłości.
Estonia
Inżynier Artur Andersalu analizował ściany osłabione otworami na drzwi i okna. Mógł łatwo określić warunki brzegowe, takie jak słup stalowy reprezentowany przez podporę sprężynową działającą wyłącznie na ściskanie oraz ściany nośne reprezentowane przez płyty podporowe dla podpór punktowych. Zamodelował również strop w celu uwzględnienia rozkładu obciążeń pionowych z wyższych kondygnacji, aby uzyskać dokładniejszy przepływ naprężeń zgodny z geometrią i obciążeniami. Znaczące naprężenia wystąpiły w narożnikach, co doprowadziło do zastosowania dodatkowego zbrojenia w celu uniknięcia szerokich rys. Ponadto mógł wyznaczyć i wykonać sprawdzenie normowe odkształceń.
W celu zapewnienia dokładności projektu inżynier zweryfikował również wyniki uzyskane z IDEA StatiCa Detail przy użyciu metody Strut-and-tie. Porównanie przeprowadzono na belce wysokiej bez otworu w celu oceny rozkładu sił. Poprzez wzajemne sprawdzenie wyników inżynier potwierdził wiarygodność analizy oprogramowania.
Projekt obejmował również belki betonowe z otworami usytuowanymi blisko krawędzi, co stanowiło wyzwanie ze względu na wysokie siły ścinające w tych obszarach. Aby zapewnić, że belki mogą przenosić te naprężenia, zespół inżynierów wykorzystał IDEA StatiCa do analizy rozkładu obciążeń i optymalizacji zbrojenia.
Aby rozwiązać problem skoncentrowanych obciążeń z wyższych kondygnacji przenoszonych bezpośrednio na słupy w części podziemnej, zespół inżynierów zaprojektował słupy z wspornikamii. Wsporniki te zapewniły lepszy rozkład naprężeń w miejscach podparcia elementów ściennych, pozwalając uniknąć problemów z kontrolą naprężeń w stanie granicznym użytkowalności. Dzięki zastosowaniu wsporników inżynierowie byli w stanie zachować integralność konstrukcyjną ścieżek obciążeń bez konieczności zmiany pierwotnego projektu architektonicznego, co było kluczowe dla projektu i nie dopuszczało żadnych zmian w konstrukcji.
Podsumowanie
Budowa kompleksu mieszkalnego w Tallinie w Estonii była wymagającym projektem, który wymagał starannej koordynacji i zaawansowanego projektowania konstrukcyjnego. IDEA StatiCa Detail był ważnym narzędziem do sprawdzania normowego słupów ze wspornikamii oraz belek wysokich ze znacznymi strefami nieciągłości, umożliwiając zespołowi pokonanie wyzwań związanych z nieregularnymi ścieżkami obciążeń i siłami ścinającymi wokół otworów.
Wypróbuj IDEA StatiCa za darmo
INNE STUDIA PRZYPADKÓW
