Projektowanie centrum logistycznego na Ukrainie z 39-metrową rozpiętością bez podpór na trudnych warunkach gruntowych
Studium przypadku

Projekt 39-metrowego centrum logistycznego na trudnym terenie na Ukrainie

Wyzwanie

Centrum logistyczne w Chmielnickim na Ukrainie miało pełnić funkcję magazynu bez słupów dla marki odzieżowej Stimma — wymagając stalowych kratownic o rozpiętości 39 metrów. Teren budowy miał doskonałą infrastrukturę, lecz badania geotechniczne wykazały grunt zanieczyszczony gruzem i odpadami betonowymi, co wykluczyło fundamenty palowe. Kwestia, czy w ogóle budować, musiała zostać rozstrzygnięta poprzez precyzyjne obliczenia, zanim mogły się rozpocząć jakiekolwiek dalsze prace.

Rozwiązanie

Sergiy Umanskiy wykorzystał RFEM 6 do analizy całej konstrukcji — fundamentu, nadbudowy i stalowych połączeń — w jednym zintegrowanym modelu. Dodatki Geotechnical Analysis oraz Construction Stages Analysis umożliwiły zastosowanie i weryfikację fundamentu bezpośredniego. Dodatki Steel Design i Steel Joints, użyte łącznie, wykryły krytyczne przekroczenie naprężeń w połączeniu stężenia pionowego i skłoniły do terminowego przeprojektowania. Advanced Plastic Design zastosowano do przekrojów kratownicy i słupa o kształcie I, uzyskując bardziej płynny i realistyczny rozkład naprężeń.

Zalety

  • Pewność fundamentów: Obliczenia geotechniczne umożliwiły zastosowanie fundamentu bezpośredniego na trudnym podłożu; pomiary po zakończeniu budowy potwierdziły, że osiadania i szerokości rys dokładnie odpowiadały wartościom przewidywanym.
  • Bezpieczeństwo dzięki integracji: Połączony workflow Projektowania konstrukcji stalowych i Połączeń stalowych wykrył przeciążone połączenia przed rozpoczęciem budowy, zapobiegając potencjalnie niebezpiecznemu błędowi konstrukcyjnemu.
  • Realistyczna optymalizacja: Advanced Plastic Design wyeliminował sztuczne piki naprężeń w węzłach pasa kratownicy, tworząc bardziej płynne wykresy i bardziej efektywne wykorzystanie materiału.
  • Wydajność jednego środowiska pracy: Analiza geotechniczna, projektowanie konstrukcji nośnej i weryfikacja połączeń działają w obrębie jednego modelu RFEM 6, co pozwala łatwo obserwować jednocześnie wzajemne oddziaływanie osiadań fundamentu i odkształceń konstrukcji nośnej.
  • Ergonomiczny interfejs: Bogata wizualizacja — cienie, cieniowanie i kolorowe obciążenia — zmniejsza wysiłek umysłowy w codziennym użytkowaniu i pomaga na pierwszy rzut oka identyfikować zarówno słabe punkty, jak i obszary nadmiaru materiału.

RFEM 6 jako most pomiędzy geotechniką a analizą konstrukcyjną

Największą zaletą tego projektu nie było jedynie to, że można było przeprowadzić obliczenia geotechniczne i konstrukcyjne – chodziło o to, że oba rodzaje obliczeń można było wykonać w tym samym modelu i w tym samym czasie. Program RFEM 6 umożliwił Sergiyowi jednoczesną obserwację osiadania fundamentów i odkształceń konstrukcji nośnej, dzięki czemu wzajemne oddziaływanie między zachowaniem gruntu a reakcją konstrukcji stalowej było zawsze widoczne.

Ma to znaczenie, ponieważ oba układy nie są od siebie niezależne: odkształcenia gruntu wpływają na zachowanie płyty fundamentowej, co z kolei przekłada się na siły działające na słupy i kratownice powyżej. Przeprowadzanie tych analiz w oddzielnych programach, a następnie ręczne uzgadnianie wyników, wiąże się zarówno z ryzykiem błędów, jak i opóźnieniami. Ujednolicony model eliminuje to ryzyko.

Po zakończeniu budowy dokładność modelu została potwierdzona na miejscu. Zmierzone osiadania i szerokości pęknięć w fundamentach mieściły się w obliczonych granicach, co stanowi bezpośrednie potwierdzenie poprawności analizy geotechnicznej i analizy etapu budowy przeprowadzonych w programie RFEM 6.

Stalowe połączenia i zabezpieczenia integracji

Konstrukcja stalowa – słupy, kratownice o długości 39 metrów, płatwie i stężenia – zawiera wiele połączeń. Sergiy bez problemów zakończył projektowanie elementów stalowych, ale kiedy przystąpił do weryfikacji poszczególnych połączeń za pomocą rozszerzenia Połączenia stalowe, okazało się, że w przypadku kilku połączeń współczynniki projektowe przekraczały wartość 1,0.

Ta obserwacja spowodowała konieczność przeprojektowania pionowej konstrukcji kratownicowej przed ponownym przeprowadzeniem kontroli połączeń. Skorygowana wersja przeszła kontrolę pomyślnie. Kluczową kwestią jest to, że problem ten został wykryty w oprogramowaniu, zanim stał się problemem na placu budowy – jest to wynik tego, że rozszerzenia Projektowanie konstrukcji stalowych i Połączenia stalowe działają jako zintegrowana para w ramach jednego modelu, a nie jako oddzielne, niezależne od siebie narzędzia.

Najważniejsze funkcje: sztywność połączeń i optymalizacja przekroju poprzecznego

Dwie zaawansowane funkcje, które zwiększyły dokładność modelu i pozwoliły w pełni wykorzystać dostępną efektywność przekroju

  • Zintegrowana sztywność połączeń: Kolejną zaletą techniczną programu RFEM 6 była możliwość automatycznego wprowadzania obliczonej sztywności początkowej każdego połączenia z powrotem do globalnego modelu konstrukcyjnego. Ponieważ sztywność połączeń ma bezpośredni wpływ na odkształcenia i siły wewnętrzne w całej konstrukcji, ta pętla sprzężenia zwrotnego między analizą na poziomie połączeń a analizą na poziomie układu poprawiła dokładność ogólnych wyników.
  • Zaawansowane projektowanie plastyczne: bardziej równomierne naprężenia, lepsze wyniki: W przypadku profili dwuteowych HE 240 zastosowanych w słupach i górnym pasie kratownic wykorzystano opcję zaawansowanego projektowania plastycznego. Porównując to bezpośrednio z projektowaniem liniowo-sprężystym, różnica była wyraźna: podejście sprężyste powodowało powstawanie szczytów naprężeń w połączeniach pasów, podczas gdy podejście plastyczne zapewniało płynny, ciągły wykres naprężeń na całej długości pasa. Wartości naprężeń plastycznych były nie tylko niższe i bardziej efektywne, ale także lepiej odzwierciedlały fizyczne zachowanie konstrukcji.