Ao aprender um novo software, os engenheiros geralmente esperam dedicar semanas para aprender e dominar o software antes de realmente se tornarem eficientes em seu uso. Às vezes, isso é uma barreira para tentar um novo software, especialmente quando o projeto de teste é bastante único, com um cronograma e orçamento apertados. No caso de Stuart Agar, ele conseguiu transformar o SkyCiv em um projeto divertido e interessante com tempo de inatividade quase zero. Este artigo do Projeto em destaque destacará seu projeto exclusivo e como ele usou a importação DXF, P-delta e análise de frequência dinâmica para conceber o projeto.
Reforma de North Yorkshire Farm House, Por Yorkshire, Inglaterra, Reino Unido
Modelo: Residencial
Engenheiro: Stuart Agars da Struct-Sure Limited
Struct-Sure Limited é uma pequena empresa de projetos de engenharia estrutural sediada no norte da Inglaterra, que fornecem uma ampla gama de serviços de engenharia estrutural no setor comercial. Eles também se orgulham de sua experiência em engenharia estrutural e design de alta qualidade, empreendimentos residenciais e domésticos de luxo usando uma variedade de materiais, incluindo madeira projetada, painel isolado estrutural, e glulam, entre outros. O engenheiro, Stuart Agars, Diretor Administrativo da Struct-Sure Limited, Tem mais do que 30 anos de experiência na indústria de engenharia estrutural e no uso de uma variedade de software de engenharia estrutural.
Mesmo depois 30 anos de cálculos manuais, diferentes tipos de software, Stuart conseguiu pegar o SkyCiv e logo descobriu que era sua ferramenta para este projeto: “A Struct-Sure foi ao mercado para procurar um novo pacote de software de análise 3D em 2017 quando sua licença de software atual veio para renovação. Depois de alguns testes de produto e pesquisa de mercado, decidimos ir com SkyCiv."
Sobre o projeto
Localizado na zona rural de North Yorkshire, na Inglaterra, o projeto foi considerado um grande empreendimento residencial de luxo. Tudo começou com a demolição de uma casa tradicional dos anos 1970, seguido por um design personalizado de novo, energia eficiente, casa contemporânea equipada com várias garagens, oficinas e estábulos. Todos esses elementos foram projetados para ter a mesma estética consistente. Seu orçamento estava equilibrado £ 2 milhões, incluindo custos de terreno. A equipe de design e construção consistia em cinco partes distintas, incluindo Struct-sure, então, muitas vozes precisam ser ouvidas durante o processo de design e construção. Dentro do edifício principal há um mezanino suspenso, bem como uma escada em espiral de aço com balaustradas de vidro.
O que torna este projeto especialmente único é o "vidros triplos". Os painéis de vidro mostrados nas fotos do projeto são os maiores painéis de envidraçamento disponíveis para fabricação na Europa, e ficar em 5.5 metros (18 pés) alta! Esses painéis foram a peça central do design, mas também causou alguns desafios de design interessantes.
Figura 1: Fachada da estrutura mostrando o envidraçamento recorde de 5,5m.
O desafio
O culminar de características de design arquitetônico moderno, pedidos do cliente, e os painéis de vidro de 3 lados permitem alguns desafios estruturais interessantes, para dizer o mínimo. Todos juntos, esses desafios pegaram um projeto residencial rudimentar e o giraram de cabeça para baixo. O principal problema que Stuart enfrentou foi quando ele descobriu que todo o conjunto arquitetônico para o conjunto do projeto era feito em 2D, sem modelo 3D disponível. Com a complexidade do projeto, projetar a estrutura inteiramente baseada em desenhos 2D teria significado uma quantidade insana de colaboração e reuniões.
Em termos de design, os principais desafios incluídos:
- Vidraças de três lados - juntas de vidro com vidro necessárias na frente, empena & elevação traseira. O vidro teve que ser projetado sem moldura - o cliente não consideraria ver armações de vidro.
- Bracing Visível Não Permitido - o cliente não queria obstruções ao olhar para o 5.5m de altura janelas. Isso significava que as armações de aço eram o único método de restrição lateral disponível.
- Sem oscilação permitida - o momento de aço, ou 'balançar' frames, não foram autorizados a balançar devido à construção de envidraçamento. Os altos painéis de vidro sem moldura restringiam a deflexão quase inteiramente.
- Restrições de coluna - As colunas de aço deveriam ser de "slimline" (mínimo) perfil, e foram localizados afastados da vidraça dentro do envelope do edifício. Isso restringiu o tamanho dos membros disponíveis.
- Carregamento Excentric Exterior - Painéis de alvenaria de folha externa foram pendurados (com excentricidade) sobre painéis de vidro, causando algumas situações extremas de carga não apenas no vidro, mas a superestrutura anexada.
- Sem calhas visíveis ou produtos de água da chuva - Isso representou um desafio de colaboração entre Stuart e a equipe de arquitetura. Ajustes especiais na estrutura foram necessários para acomodar espaço para esconder / armazenar esses recursos..
- Limitações do andar superior - O andar superior precisava ser de "slimline" perfil quando visto da sala de estar de pé direito duplo abaixo, e nenhuma viga inferior foi permitida. A solução resultante foi entregar todo o diafragma do piso elevado da estrutura do telhado.
Figura 2: Piso elevado suspenso suspenso em aço do telhado com tubos de aço.
Como foi projetado
Stuart usou SkyCiv Structural 3D modelar e analisar a estrutura de aço do edifício. Ele modelou uma direção do edifício como uma estrutura reforçada, incluindo suportes apenas em locais onde o vidro não estava presente. A outra direção - consistindo principalmente de vidros - foi projetado usando uma série de quadros de momento com conexões de base totalmente fixas. Ambos os quadros foram modelados usando as várias ferramentas disponíveis em Structural 3D, enquanto aproveita as predefinições de fixidez disponíveis. Análise Estática Linear foi usado para este projeto inicialmente, enquanto o Análise P-Delta foi executado como um método de verificação posterior. Depois que o projeto foi desenhado, SkyCiv lançado Análise de Frequência Dinâmica para a plataforma; Stuart planeja utilizar esse recurso em seu próximo projeto.
A estética esguia e flutuante do andar superior significava que não mais que 200mm (8 polegadas) de espessura total, incluindo acabamentos, foi permitido. Os tubos de aço suspensos subsequentes foram projetados como membros somente de tensão usando essa configuração em Structural 3D. Uma das peças de design mais interessantes deste projeto foi a conexão entre as colunas redondas interiores e os canais de aço que suportavam a vidraça.. O que Stuart criou foi uma conexão modular que era pré-fabricada antes de ser enviada para o local. Veja a figura 3 para o detalhe de conexão de canto.
Figura 3: Conexão única entre colunas CHS e membros externos do canal.
Como o SkyCiv ajudou
Portabilidade, 3Colaboração D, e importação de arquivo DXF
Para remediar o problema mais flagrante de não ter um modelo 3D, Stuart modelou a estrutura em conjunto com os desenhos arquitetônicos em Structural 3D. Isso permitiu que ele e o resto da equipe de design visualizassem a estrutura não apenas da perspectiva de um engenheiro estrutural, mas da perspectiva de um empreiteiro e arquiteto. Isso acelerou drasticamente as reuniões de design e, subsequentemente, o processo de design, economizando tempo e dinheiro do cliente no projeto. Graças ao SkyCiv ser baseado em nuvem, ele foi capaz de trazer o modelo diretamente para o arquiteto e o cliente. Ele também foi capaz de dar um salto em algumas das geometrias complexas aproveitando a ferramenta de importação DXF disponível em Structural 3D, economizando ainda mais tempo no processo de modelagem.
Aqui está o que Stuart tinha a dizer sobre o papel do modelo 3D no projeto:
" Foi difícil para a equipe começar a detalhar o quadro sem um modelo 3D. Usando o SkyCiv Structural 3D, fui capaz de produzir rapidamente um modelo 3D preliminar no SkyCiv e apresentar o modelo renderizado para a equipe nos estágios iniciais do projeto. Sem a capacidade de construir o modelo 3D rapidamente para a primeira reunião da equipe de design, o projeto teria permanecido na fase de design por um tempo significativo mais do que permaneceu, já que cada membro da equipe teria que produzir desenhos 2D entre si para aprovação. Como uma equipe de design foi capaz de abrir o modelo na reunião, gire ao redor, e discutir todas as áreas complexas."
O modelo também trouxe alguns benefícios para o fornecedor e montador de aço:
"O fornecedor de aço e montador poderia usar o modelo SkyCiv para "Node Out" suas conexões e discutir como ele prefere soldar e aparafusar as conexões de aço muito complexas - este processo foi a verdadeira chave do projeto."
A modelagem da estrutura não só o economizou tempo durante sua análise e projeto, ajudou toda a equipe do projeto.
Figura 4: A renderização SkyCiv Structural 3D do projeto. Isso acelerou o processo de design e tornou a colaboração uma brisa.
Fácil de aprender e econômico
Stuart não esperava se tornar eficiente usando a plataforma de software SkyCiv assim que o fez. Os engenheiros se acostumaram a software difícil de aprender que requer horas e horas de aprendizado e tempo de inicialização. Na maior parte do tempo, não há período de teste e o custo do software é muito alto, portanto, criando uma barreira para alguns engenheiros, mesmo tentando. Esta combinação de tempo e compromisso monetário faz com que os engenheiros fiquem presos no software que sempre usaram, simplesmente porque não vale a pena tentar aprender um novo. Subseqüentemente, isso desincentiva a inovação.
"Comercialmente, SkyCiv é um bom negócio para a nossa empresa. A assinatura mensal para SkyCiv me atraiu no começo, em vez de pagar uma grande quantia inicial. Quando testei o SkyCiv Structural 3D, Eu achei muito fácil de usar (e por um longo tiro). Foi facilmente o pacote mais intuitivo disponível para aprender; é particularmente fácil construir o modelo 3D e definir nós, membros, tipos de apoios, materiais, seções, então aplique cargas & combinações. Além disso, Segui o canal SkyCiv no YouTube se não tivesse certeza de como construir, manipular ou modificar meu modelo."
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