Argomento di studio: Come Struct-Sure Limited ha progettato una casa con finestre a vetri alte 18 piedi

Quando si impara un nuovo software, gli ingegneri di solito si aspettano di dedicare settimane all'apprendimento e alla padronanza del software prima che possano diventare veramente efficienti nel suo utilizzo. Qualche volta, questa è una barriera per provare un nuovo software, soprattutto quando il progetto di prova è abbastanza unico con tempi e budget ridotti. Nel caso di Stuart Agar, è stato in grado di portare SkyCiv in un progetto divertente e interessante con tempi di inattività quasi nulli. Questo articolo del progetto in primo piano metterà in evidenza il suo progetto unico e come ha utilizzato l'importazione DXF, P-delta e analisi della frequenza dinamica per progettare il progetto.

Riqualificazione della fattoria del North Yorkshire, Di Yorkshire, Inghilterra, UK

genere: Residenziale

Ingegnere: Stuart Agars di Struct-Sure Limited

Struct-Sure Limited è una piccola società di progettazione di ingegneria strutturale con sede nel nord dell'Inghilterra, che forniscono un'ampia gamma di servizi di ingegneria strutturale nel settore commerciale. Sono inoltre orgogliosi della loro esperienza nell'ingegneria strutturale e nel design di alta qualità, sviluppi residenziali e domestici di lusso utilizzando una varietà di materiali, compreso il legname ingegnerizzato, pannello coibentato strutturale, e legno lamellare, tra gli altri. L'ingegnere, Stuart Agars, Amministratore delegato di Struct-Sure Limited, ha più di 30 anni di esperienza nel settore dell'ingegneria strutturale e nell'utilizzo di una varietà di software di ingegneria strutturale.

Anche dopo 30 anni di calcoli manuali, diversi tipi di software, Stuart è stato in grado di prendere SkyCiv e presto ha scoperto che era il suo strumento di riferimento per questo progetto: "Struct-Sure è andato sul mercato per cercare una nuova suite di software di analisi 3D in formato 2017 quando la loro attuale licenza software è stata rinnovata. Dopo alcuni test sui prodotti e ricerche di mercato, abbiamo deciso di procedere SkyCiv."

Informazioni sul progetto

Situato nelle zone rurali del North Yorkshire in Inghilterra, il progetto è stato considerato un grande sviluppo residenziale di lusso. È iniziato con la demolizione di una casa tradizionale degli anni '70, seguito da un design personalizzato di nuovo, energia efficiente, casa contemporanea dotata di più garage, laboratori e stalle. Tutti questi elementi sono stati progettati per avere la stessa estetica coerente. Il suo budget è rimasto fermo £ 2 milioni, compresi i costi del terreno. Il team di progettazione e costruzione era composto da cinque parti separate, compreso Struct-sure, quindi c'erano molte voci da ascoltare durante il processo di progettazione e costruzione. All'interno dell'edificio principale è presente un soppalco sospeso e una scala a chiocciola in acciaio con balaustre in vetro.

Ciò che rende questo progetto particolarmente unico è il "vetri a tre lati". I pannelli in vetro mostrati nelle foto del progetto sono i i più grandi pannelli di verniciatura disponibili per la fabbricazione in Europa, e stare a 5.5 metri (18 piedi) alto! Questi pannelli erano il fulcro del design, ma ha anche causato alcune interessanti sfide di progettazione.

figura 1: Facciata della struttura che mostra la vetratura record di 5,5 m.

La sfida

Il culmine delle caratteristiche del design architettonico moderno, richieste del cliente, ei pannelli in vetro a 3 lati lasciano spazio ad alcune interessanti sfide strutturali, per non dire altro. Tutti insieme, queste sfide hanno richiesto un rudimentale progetto residenziale e lo hanno ribaltato. Il problema principale che Stuart ha dovuto affrontare è stato quando ha scoperto che l'intero set architettonico per il set del progetto è stato realizzato in 2D, senza modello 3D disponibile. Con la complessità del progetto, progettare la struttura interamente sulla base di disegni 2D avrebbe significato una quantità folle di collaborazione e incontri.

In termini di design, le principali sfide incluse:

• Vetratura su tre lati - necessari giunti vetro-vetro sulla parte anteriore, timpano & elevazione posteriore. La vetratura doveva essere progettata senza telaio - il cliente non prenderebbe in considerazione la possibilità di vedere telai per vetri.
• Rinforzo visibile non consentito - il cliente non voleva ostacoli quando guardava fuori 5.5m di altezza finestre. Ciò significava che i telai in acciaio momentaneo erano l'unico metodo di contenimento laterale disponibile.
• Nessuna oscillazione consentita - il momento d'acciaio, o fotogrammi "ondeggianti", non sono stati autorizzati a oscillare a causa della costruzione dei vetri. Gli alti pannelli vetrati privi di cornice limitavano quasi completamente la deflessione.
• Restrizioni per le colonne - Le colonne d'acciaio dovevano essere di "slimline" (minimo) profilo, e si trovavano arretrati rispetto alle vetrate all'interno dell'involucro edilizio. Ciò ha limitato il dimensionamento dei membri disponibili.
• Caricamento esterno eccentrico - Pannelli in muratura a foglia esterna sono stati appesi (con eccentricità) su pannelli vetrati, causando alcune situazioni di carico estreme non solo sulla vetratura, ma la sovrastruttura allegata.
• Nessuna grondaia visibile o acqua piovana - Ciò ha rappresentato una sfida di collaborazione tra Stuart e il team di architetti. Sono stati necessari adattamenti speciali alla struttura per ospitare spazio per nascondere / riporre all'interno di queste caratteristiche.
• Limitazioni del piano superiore - Il piano superiore doveva essere di "slimline" profilo visto dallo spazio abitativo a doppia altezza sottostante, e non erano consentite travi a terra. La soluzione risultante è stata quella di consegnare l'intero diaframma del pavimento sopraelevato dalla struttura del tetto.

figura 2: Pavimento sopraelevato sospeso appeso al tetto in acciaio con tubi in acciaio.

Come è stato progettato

Stuart usato SkyCiv Structural 3D per modellare e analizzare il telaio in acciaio dell'edificio. Ha modellato una direzione dell'edificio come una struttura rinforzata, comprese le bretelle solo nei luoghi in cui la vetratura non era presente. L'altra direzione - costituito principalmente da vetri - è stato progettato utilizzando una serie di telai momento con connessioni di base completamente fisse. Entrambi i telai sono stati modellati utilizzando i vari strumenti disponibili in 3D strutturale, sfruttando al contempo le preimpostazioni di fissità finale disponibili. Analisi statica lineare è stato utilizzato inizialmente per questo progetto, mentre il Analisi P-Delta è stato eseguito come metodo di controllo a ritroso. Dopo che il progetto è stato progettato, SkyCiv rilasciato Analisi di frequenza dinamica alla piattaforma; Stuart prevede di utilizzare questa caratteristica nel suo prossimo progetto.

L'estetica sottile e fluttuante del piano superiore lo ha significato non più di 200 mm (8 pollici) di spessore complessivo, comprese le finiture, era permesso. I successivi tubi di acciaio sospesi sono stati progettati come membri di sola trazione utilizzando tale impostazione in 3D strutturale. Uno dei pezzi di design più interessanti di questo progetto è stato il collegamento tra le colonne rotonde interne e i canali in acciaio che sostenevano le vetrate. Quello che Stuart ha inventato è stato un collegamento modulare che è stato prefabbricato prima di essere inviato al sito. Guarda la figura 3 per il dettaglio della connessione ad angolo.

figura 3: Connessione unica tra colonne CHS e membri del canale esterno.

Come ha aiutato SkyCiv

portabilità, 3D Collaborazione, e importazione di file DXF

Per rimediare al problema più palese di non avere un modello 3D, Stuart ha modellato la struttura insieme ai disegni architettonici in 3D strutturale. Ciò ha permesso a lui e al resto del team di progettazione di visualizzare la struttura non solo dal punto di vista di un ingegnere strutturale, ma dal punto di vista di un imprenditore e di un architetto. Ciò ha accelerato drasticamente le riunioni di progettazione e successivamente il processo di progettazione, risparmiando tempo e denaro al cliente per il progetto. Grazie a SkyCiv che è basato su cloud, ha potuto portare il modello direttamente all'architetto e al cliente. È stato anche in grado di ottenere un vantaggio iniziale su alcune delle complesse geometrie di sfruttando lo strumento di importazione DXF disponibile in 3D strutturale, facendogli risparmiare ancora più tempo nel processo di modellazione.

Ecco cosa ha detto Stuart sul ruolo del modello 3D nel progetto:

" È stato difficile per il team iniziare a dettagliare il telaio senza un modello 3D. Utilizzando SkyCiv Structural 3D sono stato in grado di produrre molto rapidamente un modello 3D preliminare in SkyCiv e presentare il modello renderizzato al team nelle primissime fasi del progetto. Senza la possibilità di costruire rapidamente il modello 3D per la prima riunione del team di progettazione, il progetto sarebbe rimasto nella fase di progettazione molto più a lungo di quanto non sia stato, poiché ogni membro del team avrebbe dovuto produrre reciprocamente disegni 2D per l'approvazione. Come team di progettazione sono stati in grado di aprire il modello durante la riunione, giralo intorno, e discutere tutte le aree complesse."

Il modello ha anche offerto alcuni vantaggi al fornitore e all'erettore di acciaio:

"Il fornitore ed erettore di acciaierie potrebbe utilizzare il modello SkyCiv per "Uscita nodo" le sue connessioni e discutere come preferirebbe saldare e imbullonare le connessioni in acciaio molto complesse - questo processo è stato la vera chiave del progetto."

Non solo la modellazione della struttura gli ha fatto risparmiare tempo durante la sua analisi e progettazione, ha aiutato l'intero team di progetto.

figura 4: Il rendering 3D strutturale SkyCiv del progetto. Ciò ha accelerato il processo di progettazione e ha reso la collaborazione un gioco da ragazzi.

Facile da imparare e conveniente

Stuart non si aspettava di diventare efficiente utilizzando la piattaforma software SkyCiv non appena lo fece. Gli ingegneri si sono abituati a software difficile da imparare che richiede ore e ore di apprendimento e tempo di avviamento. La maggior parte delle volte non è previsto un periodo di prova e il costo del software è troppo alto, creando quindi una barriera da parte di alcuni ingegneri che lo provano. Questa combinazione di tempo e impegno monetario porta gli ingegneri a rimanere bloccati nell'utilizzo di software che hanno sempre utilizzato, semplicemente perché non vale la pena provare ad impararne uno nuovo. Successivamente, questo disincentiva l'innovazione.

"commercialmente, SkyCiv ha un buon senso degli affari per la nostra azienda. Il abbonamento mensile per SkyCiv all'inizio mi ha attratto, piuttosto che pagare anticipatamente una grossa somma forfettaria. Quando ho provato SkyCiv Structural 3D, L'ho trovato molto facile da usare (e da un tiro lungo). Era facilmente il pacchetto più intuitivo disponibile per l'apprendimento; è particolarmente facile costruire il modello 3D e definire i nodi, membri, supporti, materiale, sezioni, quindi applicare carichi & combinazioni. Anche, Ho seguito il canale YouTube SkyCiv se non ero sicuro di come costruire, manipolare o modificare il mio modello."

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