Wędrujące słupy w projekcie Laurel Rittenhouse Square
O wędrujących słupach
Wędrujący słup to słup konstrukcyjny, który nie jest pionowo wyrównany między kondygnacjami, co oznacza, że słup na wyższej kondygnacji nie spoczywa bezpośrednio na słupie poniżej. Zamiast tego słup „wędruje" lub przesuwa się poziomo z jednego poziomu na drugi na przestrzeni kilku kondygnacji. To stopniowe przejście rozkłada obciążenie bardziej równomiernie, zamiast przenosić je jednocześnie w całości.
Dzięki rozległemu doświadczeniu w inżynierii konstrukcyjnej firma IMEG jest liderem w projektowaniu i wdrażaniu rozwiązań dla złożonych projektów. Jej wiedza specjalistyczna przejawia się nie tylko w realizacji prestiżowych inwestycji, ale także w zaangażowaniu w dzielenie się wiedzą poprzez wykłady branżowe. Dostrzegając potrzebę zaawansowanych narzędzi analitycznych, firma IMEG zintegrowała rozwiązania IDEA StatiCa ze swoim procesem projektowym cztery lata temu, zwiększając zdolność do realizacji wymagających projektów konstrukcyjnych z większą precyzją i efektywnością.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Walking Columns – A Proposed Design Methodology October 20, 2021, Presented by: Clifford Schwinger, PE}}}\]
Teoria w praktyce
Co łączy Seminole Hard Rock Hotel & Casino w Hollywood, Vancouver House w Vancouver i The Laurel Rittenhouse Square w Filadelfii? Pokonywanie wyzwań z wykorzystaniem wędrujących słupów i projektowanie przez inżynierów IMEG.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vancouver House, The Laurel Rittenhouse Square, Seminole Hard Rock Hotel and Casino}}}\]
O ile w przypadku Seminole Hard Rock Hotel i Vancouver House główny nacisk przy stosowaniu wędrujących i pochylonych słupów kładziono na kształt architektoniczny, o tyle w The Laurel Rittenhouse Square wędrujące słupy zastosowano w celu rozszerzenia wyższych kondygnacji w kierunku zachodnim przy jednoczesnym zachowaniu zabytkowego budynku u podstawy. Jest to jeden z ostatnich projektów firmy IMEG.
The Laurel Rittenhouse Square to 50-piętrowy, ultraluksusowy wieżowiec mieszkalny o powierzchni 583 000 stóp kwadratowych i najwyższy budynek mieszkalny w Filadelfii. Zaprojektowany przez Solomon Cordwell Buenz i wykonany przez The Harman Group (obecnie IMEG), obejmuje 65 apartamentów własnościowych, 184 mieszkania na wynajem oraz trzypiętrowe podium z powierzchnią handlową i gastronomiczną.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{The Laurel Rittenhouse Square in Philadelphia}}}\]
Kluczowym wyzwaniem konstrukcyjnym było zachowanie sąsiadującego trzypiętrowego budynku zabytkowego przy jednoczesnym maksymalizowaniu powierzchni kondygnacji. W tym celu inżynierowie zastosowali wędrujące słupy, stopniowo przesuwając słupy nośne przez cztery kondygnacje, aby podeprzeć ponad 40 pięter powyżej.
Wyzwania inżynierskie
Obecnie nie istnieje ugruntowana metodologia według ACI 318 dotycząca projektowania wędrujących słupów. Inżynierowie konstruktorzy muszą zatem opierać się przede wszystkim na podejściu opartym na podstawowych zasadach inżynierii konstrukcyjnej i doświadczeniu. Może to być trudne, ponieważ wędrujące słupy mogą wykazywać unikalne warunki pracy. Są to jednak strefy nieciągłości, dlatego słupy projektuje się zgodnie z tym, jak norma odnosi się do takich obszarów – metodą Strut-and-Tie (SaT), mimo że ACI nie wymienia wprost wędrujących słupów. Wymaga to zatem udziału bardziej doświadczonych inżynierów, którzy są w stanie uwzględnić wszystkie dane wejściowe i warunki wpływające na obliczenia. Metoda SaT opiera się na wstępnym założeniu, które – jeśli jest błędne – może nie odzwierciedlać rzeczywistości, co sprawia, że doświadczenie jest niezbędne.
Rozwiązania i wyniki
Firma IMEG wdrożyła IDEA StatiCa Detail w celu przeprowadzenia analizy porównawczej z ręcznymi obliczeniami metodą Strut-and-Tie według ACI 318-14. Podejście to miało kluczowe znaczenie dla weryfikacji najważniejszych zachowań konstrukcyjnych i zapewnienia zgodności z najlepszymi praktykami inżynierskimi.
IDEA StatiCa Detail odegrało kluczową rolę w ocenie przenoszenia obciążeń przez wiele kondygnacji, ocenie wpływu sił poprzecznych (kick forces) przykładanych do stropów przez wędrujące słupy oraz identyfikacji potencjalnych stref rozciągania i rozłupywania wynikających z butelkowych krzyżulców ściskanych. Takie informacje są niezbędne do optymalizacji rozwiązań projektowych i ograniczania ryzyka konstrukcyjnego.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Hand calculation of walking column}}}\]
Oprogramowanie zwiększyło wiarygodność decyzji inżynierskich w złożonych scenariuszach, zapewniając bardziej szczegółową analizę rozkładu naprężeń i interakcji sił.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model and results of walking column in IDEA StatiCa Detail}}}\]
Od stycznia 2021 roku biuro IMEG w Filadelfii zintegrowało oprogramowanie IDEA StatiCa ze swoim procesem projektowym w celu analizy niestandardowych elementów konstrukcyjnych oraz opracowywania rozwiązań dla złożonych wyzwań architektonicznych.
IDEA StatiCa Detail zapewnia rozwiązanie do analizy stref nieciągłości (D-regions) z wykorzystaniem nieliniowej metody Compatible Stress Field Method (CSFM). Metoda ta pozwala inżynierom uzyskać głębsze zrozumienie rzeczywistego zachowania konstrukcji, w tym wzorców rozkładu obciążeń, koncentracji naprężeń i zapotrzebowania na zbrojenie w elementach betonowych.
United States
Podsumowanie
Wędrujące słupy stanowią unikalne wyzwanie konstrukcyjne wymagające ostrożnego podejścia. Firma IMEG wykazała się wiedzą specjalistyczną w tej dziedzinie, stosując zaawansowane metodologie i narzędzia, takie jak IDEA StatiCa, do weryfikacji innych metod. Dzięki skutecznemu zastosowaniu wędrujących słupów w prestiżowych projektach, takich jak The Laurel Rittenhouse Square, firma IMEG pokazała, jak pomysłowość inżynierska może pokonać przeszkody architektoniczne i konstrukcyjne.
W miarę jak branża nadal się rozwija, stosowanie wędrujących słupów będzie prawdopodobnie coraz bardziej dopracowane, a zaawansowane rozwiązania programowe będą odgrywać kluczową rolę w zapewnieniu bezpiecznych i efektywnych projektów.
Wypróbuj IDEA StatiCa za darmo
INNE STUDIA PRZYPADKÓW
