Al aprender un nuevo software, los ingenieros generalmente esperan dedicar semanas a aprender y dominar el software antes de que realmente puedan ser eficientes en su uso. Algunas veces, eso es una barrera para probar software nuevo, especialmente cuando el proyecto de prueba es bastante único con un calendario y un presupuesto ajustados. En el caso de Stuart Agar, pudo llevar SkyCiv a un proyecto divertido e interesante con casi cero tiempo de inactividad. Este artículo del proyecto destacado destacará su proyecto único y cómo usó la importación de DXF, Análisis p-delta y frecuencia dinámica para diseñar el proyecto.
Reurbanización de la casa de campo de North Yorkshire, Por Yorkshire, Inglaterra, Reino Unido
Tipo: Residencial
Ingeniero: Agar Stuart de Struct-Sure Limited
Struct-Sure Limited es una pequeña empresa de diseño de ingeniería estructural con sede en el norte de Inglaterra, que brindan una amplia gama de servicios de ingeniería estructural en el sector comercial. También se enorgullecen de su experiencia en la ingeniería estructural y el diseño de alta calidad., desarrollos residenciales y domésticos de lujo utilizando una variedad de materiales, incluida la madera de ingeniería, panel de aislamiento estructural, y madera laminada, entre otros. El ingeniero, Stuart Agars, Director de Struct-Sure Limited, tiene más que 30 años de experiencia en la industria de la ingeniería estructural y en el uso de una variedad de software de ingeniería estructural.
Incluso después 30 años de cálculos manuales, diferentes tipos de software, Stuart pudo elegir SkyCiv y pronto descubrió que era su herramienta de uso para este proyecto: “Struct-Sure salió al mercado para buscar un nuevo paquete de software de análisis 3D en 2017 cuando su licencia de software actual se renovó. Después de algunas pruebas de producto e investigación de mercado, decidimos ir con SkyCiv."
Sobre el proyecto
Ubicado en la zona rural de North Yorkshire en Inglaterra, el proyecto fue considerado un gran desarrollo residencial de lujo. Comenzó con la demolición de una casa tradicional de los años 70., seguido de un diseño personalizado de nuevo, energía eficiente, casa contemporánea equipada con varios garajes, talleres y establos. Todos estos elementos fueron diseñados para tener la misma estética consistente. Su presupuesto se sentó alrededor £ 2 millones, incluidos los costos de la tierra. El equipo de diseño y construcción constaba de cinco partes independientes, incluyendo Struct-sure, por lo que era necesario escuchar muchas voces durante el proceso de diseño y construcción. Dentro del edificio principal hay un entrepiso suspendido, así como una escalera de caracol de acero con balaustradas de vidrio..
Lo que hace que este proyecto sea especialmente único es la "acristalamiento de tres lados". Los paneles de vidrio que se muestran en las fotos del proyecto son los los paneles de acristalamiento más grandes disponibles para la fabricación en Europa, y estar en 5.5 metros (18 pies) alto! Estos paneles fueron la pieza central del diseño., pero también causó algunos desafíos de diseño interesantes.
Figura 1: Fachada de la estructura que muestra el acristalamiento récord de 5,5 m.
El reto
La culminación de las características del diseño arquitectónico moderno, solicitudes de clientes, y los paneles de vidrio de 3 lados permiten algunos desafíos estructurales interesantes, por decir lo menos. Todos juntos, Estos desafíos tomaron un proyecto residencial rudimentario y lo dieron vuelta.. El principal problema al que se enfrentó Stuart fue cuando descubrió que todo el conjunto arquitectónico para el conjunto del proyecto estaba hecho en 2D., sin modelo 3D disponible. Con la complejidad del proyecto, diseñar la estructura completamente basada en dibujos 2D habría significado una gran cantidad de colaboración y reuniones.
En términos de diseño, los principales desafíos incluidos:
- Acristalamiento de tres lados - se requieren juntas de vidrio a vidrio en el frente, aguilón & elevación trasera. El acristalamiento tuvo que diseñarse sin marco - el cliente no consideraría ver marcos acristalados.
- Refuerzos visibles no permitidos - El cliente no quería obstrucciones al mirar hacia 5.5m de altura ventanas. Esto significó que los marcos de acero de momento eran el único método de restricción lateral disponible..
- No se permite balanceo - el momento del acero, o marcos de 'balanceo', no se les permitió balancearse debido a la construcción del acristalamiento. Los altos paneles acristalados sin marco restringieron la deflexión casi por completo.
- Restricciones de columna - Las columnas de acero debían ser de "que no engorda" (mínimo) perfil, y se ubicaron apartados del acristalamiento dentro de la envolvente del edificio. Esto restringió el tamaño de los miembros disponibles..
- Carga exterior excéntrica - Se colgaron paneles de mampostería de hojas exteriores (con excentricidad) sobre paneles vidriados, causando algunas situaciones de carga extremas no solo en el acristalamiento, pero la superestructura adjunta.
- No hay canalones visibles ni productos de agua de lluvia - Esto supuso un desafío de colaboración entre Stuart y el equipo de arquitectura.. Se necesitaron ajustes especiales en la estructura para acomodar espacio para la ocultación / almacenamiento interior de estas características..
- Limitaciones del piso superior - El piso superior necesitaba ser de "que no engorda" perfil cuando se ve desde el espacio habitable de doble altura debajo, y no se permitieron vigas empotradas. La solución resultante fue entregar todo el diafragma del piso elevado desde la estructura del techo..
Figura 2: Piso elevado suspendido colgado del techo de acero con tubos de acero.
Cómo fue diseñado
Stuart utilizó SkyCiv Structural 3D para modelar y analizar la estructura de acero del edificio. Modeló una dirección del edificio como una estructura arriostrada, Incluyendo tirantes solo en lugares donde el acristalamiento no estaba presente. La otra direccion - que consiste principalmente en acristalamiento - fue diseñado utilizando una serie de marcos de momento con conexiones de base completamente fijas. Ambos marcos se modelaron utilizando las diversas herramientas disponibles en Structural 3D, mientras aprovecha los ajustes preestablecidos de fijación final disponibles. Análisis Estático Lineal se utilizó para este proyecto inicialmente, mientras que la Análisis P-Delta se ejecutó como un método de verificación posterior. Después de que se diseñó el proyecto, SkyCiv lanzado Análisis de frecuencia dinámica a la plataforma; Stuart planea utilizar esta función en su próximo diseño.
La estética estilizada y flotante del piso superior significó que no más de 200 mm (8 pulgadas) de espesor total, incluyendo acabados, estaba permitido. Los tubos de acero colgantes posteriores se diseñaron como miembros de solo tensión utilizando ese ajuste en Structural 3D. Una de las piezas de diseño más interesantes de este proyecto fue la conexión entre las columnas redondas interiores y los canales de acero que soportaban el acristalamiento.. Lo que se le ocurrió a Stuart fue una conexión modular que fue prefabricada antes de ser enviada al sitio. Ver figura 3 para el detalle de conexión de esquina.
Figura 3: Conexión única entre columnas CHS y miembros del canal exterior.
Cómo ayudó SkyCiv
Portabilidad, 3Colaboración D, e importación de archivos DXF
Para remediar el problema más flagrante de no tener un modelo 3D, Stuart modeló la estructura junto con los dibujos arquitectónicos en Structural 3D. Esto le permitió a él y al resto del equipo de diseño visualizar la estructura no solo desde la perspectiva de un ingeniero estructural., pero desde la perspectiva de un contratista y un arquitecto. Esto aceleró drásticamente las reuniones de diseño y, posteriormente, el proceso de diseño., ahorrando al cliente tiempo y dinero en el proyecto. Gracias a que SkyCiv está basado en la nube, pudo llevar el modelo directamente al arquitecto y al cliente. También fue capaz de dar un salto en parte de la geometría compleja al aprovechando la herramienta de importación DXF disponible en Structural 3D, ahorrándole aún más tiempo en el proceso de modelado.
Esto es lo que Stuart dijo sobre el papel del modelo 3D en el proyecto.:
" Fue difícil para el equipo comenzar a detallar el marco sin un modelo 3D. Usando SkyCiv Structural 3D pude producir muy rápidamente un modelo 3D preliminar en SkyCiv y presentar el modelo renderizado al equipo en las primeras etapas del proyecto.. Sin la capacidad de construir el modelo 3D rápidamente para la primera reunión del equipo de diseño, el proyecto habría permanecido en la fase de diseño durante un tiempo significativo más de lo que estuvo, ya que cada miembro del equipo habría tenido que producir dibujos 2D entre sí para su aprobación. Como equipo de diseño pudimos abrir el modelo en la reunión, girarlo, y discutir todas las áreas complejas."
El modelo también supuso algunos beneficios para el proveedor y constructor de acero.:
"El proveedor y constructor de estructuras de acero podría utilizar el modelo SkyCiv para "Nodo de salida" sus conexiones y discutir cómo preferiría soldar y atornillar las muy complejas conexiones de acero - este proceso fue la verdadera clave del proyecto."
El modelado de la estructura no solo le ahorró tiempo durante su análisis y diseño, ayudó a todo el equipo del proyecto.
Figura 4: El renderizado SkyCiv Structural 3D del proyecto. Esto aceleró el proceso de diseño y facilitó la colaboración.
Fácil de aprender y rentable
Stuart no esperaba volverse eficiente usando la plataforma de software SkyCiv tan pronto como lo hizo. Los ingenieros se han acostumbrado a un software difícil de aprender que requiere horas y horas de aprendizaje y tiempo de inicio.. La mayor parte del tiempo no hay un período de prueba y el costo del software es demasiado alto., por lo tanto, creando una barrera de algunos ingenieros que incluso lo intentan. Esta combinación de tiempo y compromiso monetario hace que los ingenieros se atasquen con el software que siempre han usado., simplemente porque no vale la pena intentar aprender uno nuevo. Después, esto desincentiva la innovación.
"Comercialmente, SkyCiv tiene un buen sentido comercial para nuestra empresa. El suscripción mensual para SkyCiv me atrajo al principio, en lugar de pagar una gran suma global por adelantado. Cuando probé SkyCiv Structural 3D, Lo encontré muy fácil de usar (y por un tiro largo). Fue fácilmente el paquete más intuitivo disponible para aprender; es particularmente fácil construir el modelo 3D y definir nodos, miembros, soportes, materiales, secciones, luego aplicar cargas & combinaciones. también, Seguí el canal de YouTube SkyCiv si no estaba seguro de cómo construir, manipular o modificar mi modelo."
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