Model MES hali produkcyjnej z drewna klejonego warstwowo w budowie w obwodzie iwanofrankiwskim na Ukrainie
Studium przypadku

Hala produkcyjna o dużej rozpiętości z drewna klejonego zaprojektowana w programie RFEM

Projektowanie 28-metrowej ramy drewnianej aż po newralgiczne węzły

Hala produkcyjna musiała rozpiąć się na 28,0 m przy rozstawie ram 7,2 m, aby pomieścić duże maszyny do obróbki drewna, a wszystko to podparte słupami z drewna klejonego warstwowo i dźwigarami dachowymi typu kratownicowego. Prawdziwa trudność leżała w silnie obciążonych połączeniach okapowych (podporowych): weryfikacja zarówno ogólnej stateczności konstrukcji o dużej rozpiętości, jak i lokalnego stanu naprężenia w tych newralgicznych węzłach jest bardzo trudna do wiarygodnego przeprowadzenia za pomocą uproszczonych obliczeń ręcznych. Projekt musiał również uwzględniać wylewane na mokro fundamenty pojedyncze oraz podłoże gruntowe, więc ścieżka obciążeń od dachu do gruntu musiała zostać ujęta w jednej spójnej analizie, której mogły zaufać organy kontrolne.

Jeden model MES od dźwigara dachowego do podłoża gruntowego

RFEM umożliwił Dmytro Matiushence zbudowanie całej hali jako jednego modelu elementów skończonych, dokładnie odwzorowując elementy kratownicy o dużej rozpiętości i wymagające połączenia okapowe, jednocześnie przeprowadzając weryfikację normową zgodnie z Eurokodem 5. Elastyczność modelu MES pozwoliła połączyć ramę z drewna klejonego warstwowo, fundamenty żelbetowe i podłoże gruntowe w jednym środowisku: fundamenty pojedyncze zamodelowano jako beton wylewany na mokro, a grunt odwzorowano za pomocą rozszerzenia Analiza geotechniczna. Dzięki współpracy rozszerzeń do wymiarowania drewna, stali i geotechniki w tym samym modelu, zarówno stateczność globalna, jak i lokalny stan naprężenia w newralgicznych węzłach mogły być sprawdzane z pewnością, co w innym przypadku byłoby bardzo trudne do wiarygodnego osiągnięcia.

Zalety korzystania z oprogramowania Dlubal

  • Elastyczne modelowanie MES dla złożonej geometrii drewnianej – łukowe ramy z drewna klejonego, dźwigary kratownicowe i panele CLT mogą być modelowane swobodnie, przy jednoczesnym otrzymywaniu wiarygodnej weryfikacji według Eurokodu 5.
  • Prawdziwe modelowanie hybrydowe w jednym pliku – drewno, stal i żelbet są połączone w jednym modelu, z uwzględnieniem podłoża gruntowego dzięki rozszerzeniu Analiza geotechniczna.
  • Automatyczna optymalizacja przekroju – rozszerzenie do wymiarowania drewna optymalizuje przekroje automatycznie, oszczędzając znaczną ilość czasu przy elementach o dużej rozpiętości.
  • Gotowe do użycia raporty – wysokiej jakości, informatywny wydruk, który nie wymaga dodatkowego opracowania przez inżyniera konstruktora przed złożeniem.

Modelowanie ramy o dużej rozpiętości i jej krytycznych połączeń

Konstrukcja nośna to rama drewniana ze słupów z drewna klejonego warstwowo i wiązarów dachowych o rozpiętości 28,0 m, rozmieszczonych co 7,2 m w hali o wymiarach 57,0 × 28,4 m i wysokości 8,5 m. RFEM pozwoliło na dokładne odwzorowanie całej ramy, aż po połączenia okapowe, w których koncentrują się naprężenia.

Zamiast izolować pręty do oddzielnych obliczeń ręcznych, Dmytro Matiushchenko zweryfikował ogólną stateczność konstrukcji i lokalny stan naprężeń w krytycznych węzłach w tym samym modelu. To połączone spojrzenie na zachowanie globalne i lokalne detale jest dokładnie tym, gdzie pełny model MES przewyższa uproszczone obliczenia, i dało jasny, możliwy do obrony obraz tego, jak ważąca około 115 ton konstrukcja drewniana zachowuje się pod obciążeniem.

Rozszerzenie analizy o fundamenty i podłoże gruntowe

Hala jest wsparta na pojedynczych fundamentach z betonu wylewanego na mokro w konstrukcji żelbetowej. Ponieważ RFEM obsługuje drewno, stal i żelbet w jednym środowisku, fundamenty zostały zaprojektowane w ramach tego samego ciągłego procesu, zamiast być przekazywane do oddzielnego narzędzia.

Aby domknąć ścieżkę obciążeń aż do gruntu, podłoże zostało zamodelowane bezpośrednio w RFEM przy użyciu rozszerzenia Analiza geotechniczna. Obok kontroli normowych, funkcje takie jak automatyczna optymalizacja przekrojów, wizualizacja wyników i szybkie generowanie kombinacji obciążeń zapewniły wydajność procesu, a przejrzyste raporty wspierały sprawną weryfikację stanu granicznego nośności.