Fallstudie: Wie Struct-Sure Limited ein Haus mit 18 Fuß hohen verglasten Fenstern entwarf

Beim Erlernen neuer Software, Ingenieure erwarten normalerweise Wochen, um die Software zu erlernen und zu beherrschen, bevor sie wirklich effizient eingesetzt werden können. Manchmal, Das ist ein Hindernis für den Versuch neuer Software, vor allem, wenn das Testprojekt mit einem engen Zeitplan und Budget ziemlich einzigartig ist. In Stuart Agars Fall, Er konnte SkyCiv in ein unterhaltsames und interessantes Projekt mit nahezu null Ausfallzeiten umwandeln. In diesem Artikel über das vorgestellte Projekt wird sein einzigartiges Projekt und seine Verwendung des DXF-Imports vorgestellt, P-Delta und dynamische Frequenzanalyse zur Gestaltung des Projekts.

Sanierung des North Yorkshire Farm House, Von Yorkshire, England, britische

Art: Wohn

Ingenieur: Stuart Agars von Struct-Sure Limited

Struct-Sure Limited ist ein kleines Konstruktionsunternehmen mit Sitz im Norden Englands, die eine breite Palette von strukturellen Ingenieurdienstleistungen im gewerblichen Bereich anbieten. Sie sind auch stolz auf ihre Expertise in der Konstruktion und Konstruktion von hoher Qualität, Luxuswohn- und Wohnsiedlungen mit einer Vielzahl von Materialien, einschließlich Holzwerkstoffe, strukturelle isolierte Platte, und Brettschichtholz, unter anderen. Die Ingenieurin, Stuart Agars, Geschäftsführer von Struct-Sure Limited, hat mehr als 30 jahrelange Erfahrung in der Hochbauindustrie und in der Verwendung einer Vielzahl von Konstruktionssoftware.

Selbst nach 30 Jahre Handberechnungen, verschiedene Arten von Software, Stuart konnte SkyCiv abholen und stellte bald fest, dass es sein Werkzeug für dieses Projekt war: „Struct-Sure ging auf den Markt, um nach einer neuen Suite von 3D-Analysesoftware zu suchen 2017 als ihre aktuelle Softwarelizenz zur Erneuerung kam. Nach einigen gründlichen Produkttests und Marktforschungen haben wir uns entschieden, mitzumachen SkyCiv."

Über das Projekt

Das Hotel liegt im ländlichen North Yorkshire in England, Das Projekt wurde als große Luxus-Wohnsiedlung angesehen. Es begann mit dem Abriss eines traditionellen Hauses aus den 1970er Jahren, gefolgt von einem kundenspezifischen Design von neu, Energieeffizient, modernes Haus mit mehreren Garagen ausgestattet, Werkstätten und Ställe. Alle diese Elemente wurden so entworfen, dass sie dieselbe einheitliche Ästhetik haben. Das Budget lag herum 2 Millionen Pfund, einschließlich Landkosten. Das Design- und Konstruktionsteam bestand aus fünf verschiedenen Parteien, einschließlich Struktur sicher, Daher mussten während des Entwurfs- und Bauprozesses viele Stimmen gehört werden. Im Hauptgebäude befinden sich ein hängendes Zwischengeschoss sowie eine Stahlwendeltreppe mit Glasbalustraden.

Was dieses Projekt besonders einzigartig macht, ist das "dreiseitige Verglasung". Die auf den Projektfotos gezeigten Glasscheiben sind die größte verfügbare Verglasungsplatten für die Herstellung in Europa, und stehen bei 5.5 Meter (18 Füße) hoch! Diese Paneele waren das Herzstück des Designs, verursachte aber auch einige interessante Designherausforderungen.

Abbildung 1: Fassade der Struktur mit der 5,5 m hohen Verglasung.

Die Herausforderung

Der Höhepunkt moderner architektonischer Gestaltungsmerkmale, Kundenanfragen, und die 3-seitigen Glasscheiben stellen einige interessante strukturelle Herausforderungen, gelinde gesagt. Alle zusammen, Diese Herausforderungen nahmen ein rudimentäres Wohnprojekt und stellten es auf den Kopf. Das Hauptproblem, mit dem Stuart konfrontiert war, war, als er herausfand, dass das gesamte Architektur-Set für das Projekt-Set in 2D erstellt wurde, ohne verfügbares 3D-Modell. Mit der Komplexität des Projekts, Das Entwerfen der Struktur, die vollständig auf 2D-Zeichnungen basiert, hätte eine wahnsinnige Menge an Zusammenarbeit und Besprechungen bedeutet.

In Bezug auf das Design, die großen Herausforderungen enthalten:

• Dreiseitige Verglasung - erforderliche Glas-Glas-Verbindungen an der Vorderseite, Giebel & Rückansicht. Die Verglasung musste rahmenlos gestaltet werden - Der Kunde würde nicht in Betracht ziehen, Verglasungsrahmen zu sehen.
• Sichtbare Verstrebung nicht zulässig - Der Kunde wollte keine Hindernisse beim Blick auf die 5.5Ich bin groß Fenster. Dies bedeutete, dass Moment Stahlrahmen die einzige verfügbare seitliche Rückhaltemethode waren.
• Kein Schwanken erlaubt - der stählerne Moment, oder "schwankende" Rahmen, durften wegen der Verglasungskonstruktion nicht schwanken. Die hohen rahmenlosen Glasscheiben schränkten die Durchbiegung fast vollständig ein.
• Spalteneinschränkungen - Stahlsäulen sollten aus sein "schlank" (minimal) Profil, und befanden sich zurückgesetzt von der Verglasung in der Gebäudehülle. Dies schränkte die Größe der verfügbaren Mitglieder ein.
• Exzentrische Außenbelastung - Außenblatt-Mauerwerksplatten wurden aufgehängt (mit Exzentrizität) über verglasten Paneelen, Dies führt zu extremen Belastungssituationen nicht nur bei der Verglasung, aber der angebrachte Aufbau.
• Keine sichtbaren Dachrinnen oder Regenwasserwaren - Dies war eine Herausforderung für die Zusammenarbeit zwischen Stuart und dem Architektenteam. Spezielle Anpassungen an der Struktur waren erforderlich, um Platz für das Verstecken / Aufbewahren dieser Merkmale im Innenraum zu schaffen.
• Einschränkungen im Obergeschoss - Das Obergeschoss musste von sein "schlank" Profil aus der Sicht des doppelt hohen Wohnraums unten, und keine Standbalken waren erlaubt. Die resultierende Lösung bestand darin, die gesamte Hochbodenmembran von der Dachkonstruktion abzuziehen.

Abbildung 2: Abgehängter Doppelboden hing mit Stahlrohren an Dachstahl.

Wie es entworfen wurde

Stuart benutzte SkyCiv Structural 3D Modellierung und Analyse des Stahlrahmens des Gebäudes. Er modellierte eine Richtung des Gebäudes als verspannte Struktur, einschließlich Zahnspangen nur an Stellen, an denen die Verglasung nicht vorhanden war. Die andere Richtung - Bestehend hauptsächlich aus Verglasung - wurde unter Verwendung einer Reihe von Momentrahmen mit vollständig festen Basisverbindungen entworfen. Beide Rahmen wurden mit den verschiedenen in Structural 3D verfügbaren Werkzeugen modelliert, Nutzen Sie dabei die verfügbaren Endfixity-Voreinstellungen. Lineare statische Analyse wurde ursprünglich für dieses Projekt verwendet, während P-Delta-Analyse wurde als Back-Checking-Methode ausgeführt. Nachdem das Projekt entworfen wurde, SkyCiv veröffentlicht Dynamische Frequenzanalyse zur Plattform; Stuart plant, diese Funktion in seinem nächsten Entwurf zu verwenden.

Die schlanke und schwebende Ästhetik des Obergeschosses bedeutete dies nicht mehr als 200mm (8 Zoll) der Gesamtdicke, einschließlich Oberflächen, war erlaubt. Die nachfolgenden hängenden Stahlrohre wurden unter Verwendung dieser Einstellung in Structural 3D als Nur-Zug-Elemente ausgeführt. Eines der interessanteren Designstücke dieses Projekts war die Verbindung zwischen den runden Innensäulen und den Stahlkanälen, die die Verglasung stützten. Was Stuart sich ausgedacht hat, war eine modulare Verbindung, die vorgefertigt wurde, bevor sie an die Site gesendet wurde. Siehe Abbildung 3 für das Eckverbindungsdetail.

Abbildung 3: Einzigartige Verbindung zwischen CHS-Säulen und externen Kanalelementen.

Wie SkyCiv geholfen hat

Portabilität, 3D Zusammenarbeit, und DXF-Dateiimport

Um das offensichtlichste Problem zu beheben, kein 3D-Modell zu haben, Stuart modellierte die Struktur in Verbindung mit den Architekturzeichnungen in Structural 3D. Dies ermöglichte es ihm und dem Rest des Designteams, die Struktur nicht nur aus der Sicht eines Statikers zu visualisieren, aber aus der Sicht eines Auftragnehmers und Architekten. Dies beschleunigte die Designmeetings und anschließend den Designprozess drastisch, Sparen Sie dem Kunden Zeit und Geld für das Projekt. Dank der Cloud-basierten SkyCiv, Er konnte das Modell direkt zum Architekten und Auftraggeber bringen. Er war auch in der Lage, einen Einblick in einige der komplexen Geometrien von zu bekommen Nutzen Sie das in Structural 3D verfügbare DXF-Import-Tool, Das spart ihm noch mehr Zeit beim Modellieren.

Hier ist, was Stuart über die Rolle des 3D-Modells im Projekt zu sagen hatte:

" Für das Team war es schwierig, den Rahmen ohne ein 3D-Modell zu detaillieren. Mit SkyCiv Structural 3D konnte ich sehr schnell ein vorläufiges 3D-Modell in SkyCiv erstellen und das gerenderte Modell dem Team in den frühen Phasen des Projekts präsentieren. Ohne die Fähigkeit, das 3D-Modell für das erste Meeting des Designteams schnell zu erstellen, Das Projekt wäre wesentlich länger in der Entwurfsphase geblieben als es war, da jedes Mitglied des Teams zur Genehmigung 2D-Zeichnungen erstellen müsste. Als Designteam konnten sie das Modell in der Besprechung öffnen, Dreh es herum, und diskutieren Sie alle komplexen Bereiche."

Das Modell brachte auch einige Vorteile für den Stahllieferanten und den Monteur:

"Der Stahlwerklieferant und Monteur könnte das SkyCiv-Modell dazu verwenden "Knoten raus" seine Verbindungen und diskutieren, wie er es vorziehen würde, die sehr komplexen Stahlverbindungen zu verschweißen und zu verschrauben - Dieser Prozess war der eigentliche Schlüssel zum Projekt."

Das Modellieren der Struktur sparte ihm nicht nur Zeit bei seiner Analyse und Gestaltung, es unterstützte das gesamte Projektteam.

Abbildung 4: Das SkyCiv Structural 3D-Rendering des Projekts. Dies beschleunigte den Designprozess und machte die Zusammenarbeit zum Kinderspiel.

Einfach zu erlernen und kostengünstig

Stuart hatte nicht erwartet, mit der SkyCiv-Softwareplattform so schnell wie möglich effizient zu werden. Ingenieure haben sich an schwer zu erlernende Software gewöhnt, die stundenlanges Lernen und Startzeit erfordert. In den meisten Fällen gibt es keine Testphase und die Kosten für die Software sind zu hoch, Daher schaffen einige Ingenieure eine Barriere, die es sogar versucht. Diese Kombination aus Zeit und Geldaufwand führt dazu, dass Ingenieure mit Software, die sie immer verwendet haben, nicht mehr weiterkommen, einfach, weil es sich nicht lohnt, einen neuen zu lernen. Anschließend, Dies wirkt sich negativ auf die Innovation aus.

"Kommerziell, SkyCiv ist für unser Unternehmen wirtschaftlich sinnvoll. Mit der Monatsabonnement für SkyCiv zog mich zuerst an, anstatt eine große Pauschale im Voraus zu zahlen. Als ich SkyCiv Structural 3D getestet habe, Ich fand es sehr einfach zu bedienen (und bei weitem nicht). Es war mit Sicherheit das intuitivste Paket, das es zu lernen gab; besonders einfach ist es, das 3D-Modell zu erstellen und Knoten, Elemente, Auflager, Materialien, Querschnitte, zu definieren und dann Lasten & Kombinationen. Ebenfalls, Ich bin dem YouTube-Kanal von SkyCiv gefolgt, wenn ich nicht sicher war, wie ich bauen soll, manipuliere oder modifiziere mein Modell."

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