Proiectarea și verificarea conform codului a structurilor din hârtie

Și de la bun început, trebuie să recunoaștem că aceasta a fost cea mai dificilă provocare cu care ne-am confruntat vreodată în istoria noastră. Dar nouă ne plac provocările! Astfel, după ani de dezvoltare și testări și verificări riguroase, cea mai dorită funcționalitate este în sfârșit aici! 

Cu noua versiune IDEA StatiCa F00I, putem afirma cu mândrie că IDEA StatiCa poate proiecta, analiza și verifica conform codului diverse tipuri de structuri din hârtie. 

De ce hârtia?

Istoria hârtiei ajunge până în Egiptul antic. De atunci, trilioane de tone de hârtie au fost produse, utilizate și scrise. Avantajele acestui material sunt bine cunoscute:  

• ecologic
• complet reciclabil
• accesibil ca preț 
• disponibil la nivel mondial 
• colorabil
• comestibil (în unele cazuri)

În ciuda lungii sale istorii, hârtia este fără îndoială cel mai promițător material de construcție al viitorului. Probabil ați observat prima catedrală din carton proiectată de o legendă a arhitecturii, Shigeru Ban, în Christchurch, Noua Zeelandă. 

Și nu este singura. Putem urmări multiple utilizări ale hârtiei pentru diverse lucrări de inginerie, cum ar fi poduri,

adăposturi sau construcții de agrement pentru copii din întreaga lume. Și credem că toți copiii ar trebui să se joace în siguranță. 

Dar imaginația dumneavoastră nu se oprește aici. Orice vă imaginați poate fi creat din hârtie, poate fi proiectat și analizat de IDEA StatiCa. 

Mai mult, fiecare inginer sau arhitect și-a început cariera creând modele din hârtie sau carton pentru proiectele școlare, nu-i așa? Și singura modalitate de a testa stabilitatea și siguranța acestor proiecte școlare era testul practic (cele mai frecvent utilizate fiind testele de strivire, testele de impact, testele de rezistență la foc și testele de rezistență la apă și alte lichide). 

Cu noua aplicație IDEA StatiCa Paper, puteți acum analiza chiar și elemente de construcție miniaturale în câteva minute. 

Prezentăm IDEA StatiCa Paper

Datorită noii aplicații IDEA StatiCa Paper, adăugăm un nou tip de material de construcție în portofoliul produselor IDEA StatiCa. Alături de îmbinările și elementele metalice, incl. îmbinările oțel-beton și oțel-lemn, și aplicațiile noastre pentru beton, puteți acum proiecta și verifica conform codului un tip complet nou de material – structuri din hârtie. 

Intenția principală este de a minimiza limitările de utilizare, astfel că, în colaborare cu partenerii noștri de cercetare, am venit cu o metodă nouă și inovatoare pentru a evalua comportamentul modelului din hârtie – CPFEM (Cellulose Paper Finite Element Method). 

Diagrama efort-deformație a CPFEM: 

Spre surprinderea tuturor cercetătorilor noștri, întreaga metodă matematică din spatele solverului a fost inventată deja cu mii de ani în urmă și se bazează pe o formulă foarte simplă și bine cunoscută: 

Orice tip de structură

Metoda CPFEM permite utilizatorului să folosească ORICE tip de hârtie în scopuri de construcție: 

• teancuri de hârtie de birou

• carton

• tuburi de hârtie igienică

• și multe altele.

Orice tip de îmbinare

Datorită tehnologiei CPFEM menționată mai sus, care stă la baza IDEA StatiCa Paper, utilizatorii nu sunt limitați nici în proiectarea îmbinărilor hârtie-hârtie. Nu contează dacă lipiți hârtiile cu adeziv, le capsați, le prindeți cu cleme sau le stivuiți (numim aceasta intern „metoda origami"), vă avem întotdeauna acoperit.

Analiză și verificarea conform codului

Așa cum v-ați putea imagina, principala provocare în cazul hârtiei este partea de analiză. Inginerii noștri de cercetare au petrecut ani în laboratoare pentru a acoperi cel puțin principalele tipuri de analize și teste. Pe baza proprietăților hârtiei, ne-am confruntat cu trei provocări principale:

• rezistența la apă (dizolvare)
• rezistența la foc
• încărcarea din vânt (flambaj, antrenare de vânt)

Din fericire, cele mai recente inovații din industria producției de hârtie ne-au ajutat, iar cele mai recente teste ale hârtiei ignifuge și rezistente la apă sunt promițătoare pentru viitorul hârtiei în industria construcțiilor. 

Trebuie să recunoaștem că am avut mult mai multe dificultăți în a trece testul de rezistență la vânt pe teancul de hârtie de birou. Așa cum puteți vedea într-unul dintre videoclipurile de verificare, activitatea de cercetare nu decurge întotdeauna conform așteptărilor. 

Verificări și dovezi

Fiabilitatea este esența oricărei aplicații IDEA StatiCa, iar Paper nu face excepție. Faza de cercetare și verificare a fost realizată de renumita Universitate Ramses III de Papirus din Cairo, Egipt. 

Echipa universitară a petrecut peste 5 ani efectuând numeroase teste de laborator. Rezultatele au fost aliniate cu cerințele codului. CPFEM depășește limitele posibilităților de calcul în proiectarea structurilor din hârtie, menținând în același timp inginerii pe partea sigură.

În imaginile de mai jos, puteți urmări unul dintre testele unui pod din hârtie sub încărcare. Toate îmbinările din hârtie au fost apoi analizate prin CPFEM. 

Dați hârtiei o șansă

La IDEA StatiCa credem că viitorul hârtiei este larg deschis. De aceea am investit bani, timp și capacități de cercetare pentru a găsi o modalitate de a utiliza eficient acest material de construcție bine cunoscut, ecologic, dar încă subestimat, și de a oferi inginerilor structuriști, precum și altor profesioniști din construcții, un nou material cu care să lucreze și să se diferențieze pe piață. 

Noua aplicație IDEA StatiCa Paper face parte din versiunea nou lansată F00I, care este disponibilă exclusiv doar pe 1 aprilie 2021, la acest link.

Și dacă nu v-am convins, sperăm că v-am distrat cel puțin pentru o clipă și v-am făcut să râdeți.      

 La mulți ani de 1 Aprilie!

Imagini copyright: shigerubanarchitects.com, myonebeautifulthing.com, SimScale, ScienceDirect.com, Brandon Tran, Eugene Choo