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

Inżynieria 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 Steel Design i Steel Joints 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 nadbudowy i weryfikacja połączeń działają w obrębie jednego modelu RFEM 6, co pozwala łatwo obserwować jednocześnie wzajemne oddziaływanie osiadań fundamentu i odkształceń nadbudowy.
  • 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 als Brücke zwischen Geotechnik und Tragwerksplanung

Der entscheidende Vorteil dieses Projekts bestand nicht nur darin, dass geotechnische und strukturelle Berechnungen durchgeführt werden konnten – sondern dass beide im selben Modell und gleichzeitig durchgeführt werden konnten. RFEM 6 ermöglichte Sergiy, die Setzungen des Fundaments und die Verformungen des Überbaus gleichzeitig zu beobachten, sodass die Wechselwirkung zwischen Bodenverhalten und Stahlverhalten stets sichtbar blieb.

Dies ist deshalb wichtig, weil die beiden Systeme nicht unabhängig voneinander sind: Bodenverformungen beeinflussen das Verhalten der Fundamentplatte, was wiederum die Kräfte in den darüberliegenden Stützen und Fachwerkträgern beeinflusst. Werden diese Analysen in separater Software durchgeführt und die Ergebnisse anschließend manuell abgeglichen, führt dies sowohl zu Fehlern als auch zu Verzögerungen. Ein einheitliches Modell beseitigt dieses Risiko.

Nach der Bauausführung wurde die Genauigkeit des Modells vor Ort bestätigt. Die gemessenen Setzungen und Rissbreiten im Fundament blieben innerhalb der berechneten Grenzwerte – eine direkte Validierung der in RFEM 6 durchgeführten geotechnischen und bauzustandsbezogenen Analyse.

Stahlanschlüsse und Sicherheitsnetz der Integration

Die Stahlkonstruktion – Stützen, 39-Meter-Fachwerkträger, Pfetten und Verbände – enthält eine große Anzahl von Anschlüssen. Sergiy schloss die Bemessung der Stahlstäbe problemlos ab, stieß jedoch bei der Überprüfung der einzelnen Anschlüsse mit dem Zusatzmodul Steel Joints auf mehrere Verbindungen mit Ausnutzungen über 1,0.

Diese Erkenntnis machte eine Neugestaltung des vertikalen Verbandsfachwerks erforderlich, bevor die Anschlussüberprüfungen erneut durchgeführt wurden. Die korrigierte Ausführung bestand die Prüfung. Der entscheidende Punkt ist, dass dieses Problem in der Software erkannt wurde, bevor es auf der Baustelle zu einem Problem werden konnte – ein Ergebnis davon, dass die Zusatzmodule Steel Design und Steel Joints als integriertes Paar innerhalb eines Modells arbeiten und nicht als separate, voneinander getrennte Werkzeuge.

Wichtige Funktionen: Anschlusssteifigkeit & Querschnittsoptimierung

Zwei fortgeschrittene Funktionen, die die Genauigkeit des Modells verfeinerten und die vorhandene Querschnittskapazität optimal nutzten

  • Integrierte Anschlusssteifigkeit: Ein weiterer technischer Vorteil ergab sich aus der Fähigkeit von RFEM 6, die berechnete Anfangssteifigkeit jedes Anschlusses automatisch in das globale Tragwerksmodell zurückzuführen. Da die Anschlusssteifigkeit die Verformungen und inneren Kräfte im gesamten Tragwerk direkt beeinflusst, verbesserte dieser Rückkopplungskreis zwischen Anschluss- und Systemanalyse die Präzision der Gesamtergebnisse.
  • Fortgeschrittene plastische Bemessung: Glattere Spannungen, bessere Ergebnisse: Für die in den Stützen und im Obergurt der Fachwerkträger verwendeten HE 240 I-Profile wurde die Option Advanced Plastic Design angewendet. Im direkten Vergleich mit der linear-elastischen Bemessung war der Unterschied deutlich: Der elastische Ansatz führte zu Spannungsspitzen an den Knotenpunkten des Gurts, während der plastische Ansatz ein glattes, kontinuierliches Spannungsdiagramm über die gesamte Länge des Gurts lieferte. Die plastischen Spannungswerte waren nicht nur niedriger und effizienter, sondern entsprachen auch besser dem tatsächlichen Verhalten der Struktur.