Einfamilienhaus in Massachusetts

Über das Projekt

Durch den Einsatz von REVIT für die gesamte Zeichnungserstellung, den umfassenden Austausch von CAD-Dateien und das Workflow-Management war CRAFT in der Lage, das Tool (und seine Integration mit RFEM) zu nutzen, um sein Strukturmodell auf der Grundlage der Strukturanalyse zu konfigurieren.

Das Unternehmen wollte auch die Verbindungskonstruktion in RFEM durchführen, das jedoch für solch hochkomplexe Verbindungskonstruktionen nicht unterstützt wurde. Also wandte man sich an IDEA StatiCa.

Normalerweise greifen die Leute auf SolidWorks oder Fusion 360 zurück, um ihre eigenen Berechnungen zu konfigurieren. Dabei wird jedoch oft übersehen, wie viel Zeit und Mühe das kostet. IDEA StatiCa bietet sehr gut definierte Modellierungsfunktionen für die Fertigung und Anschlüsse sowie die Flexibilität, individuelle Schnitte in Form von Versteifungselementen zu erstellen. IDEA StatiCa bietet auch ein perfektes System für die Überprüfung von Bauteilen, so dass Sie sich ganz auf die Lösung von Konstruktionsproblemen konzentrieren können.

Trevor Chou

Projekt Ingenieur – CRAFT Engineering Studio

Vereinigte Staaten

Bei einer durchschnittlichen Geschosshöhe von 3 m (10 ft) besteht der zweigeschossige Momentrahmen aus zwei Spannweiten von 6,4 m (21 ft) und 4,3 m (14 ft).

Der Architekt entwarf ein weiches Stockwerk, um einen völlig offenen Raum für den Balkonbereich ohne offensichtliche strukturelle Verstrebungen oder Stützen zu schaffen. Das Team musste also ein thermisch getrenntes, stützenfreies Balkongerüst entwerfen, für das es sich entschied, einen Momentrahmen mit tiefen Multi-LVL-Holzbindern zu kombinieren, die mit orthogonalen Flitch-Balken gekreuzt wurden, um die Auskragungen und Rückspannungen zu bilden.

Die daraus resultierende Stahlknotenverbindung sollte Kräfte und Momente in den beiden orthogonalen Achsen aufnehmen. Ursprünglich wollte man eine zentrale Hohlprofilnabe verwenden, stellte dann aber fest, dass diese aufgrund der unzureichenden Steifigkeit der Hohlprofilwände außerhalb der Ebene nicht in der Lage war, die hohen Momente des Momententrägers aufzunehmen.

Wir mussten den Entwurf neu überarbeiten. Dank der Möglichkeit, in IDEA StatiCa zu visualisieren, wie die Kräfte auf die verschiedenen Stäbe übertragen werden können, kamen wir zu einer besseren Lösung. Wir entschieden uns für eine Nabe mit breitem Flanschquerschnitt, da sie eine große Kontinuität in beiden orthogonalen Achsen schafft und einen reibungslosen Kraftübergang zwischen den Stäben ermöglicht.

Trevor Chou

Projekt Ingenieur – CRAFT Engineering Studio

Vereinigte Staaten

Die Stahlverbindung wurde mit einem breiten Flanschprofil neu gestaltet, um die Kontinuität in beiden Achsen zu erhalten und gleichzeitig eine direktere Übertragung von Kräften und Momenten auf das Zentrum der Nabe zu gewährleisten.

Außerdem musste der Stahl für die Balkonträger durchgehend durch die Wärmeleitung des Gebäudes verlaufen, so dass das Team eine thermische Unterbrechung (aus einem maßgeschneiderten Material) einbaute, um die Risiken von Wärmeverlust und Kondensation zu verringern.

Das Team nutzte Dlubal RFEM zur Analyse und Bemessung der Rahmenteile und IDEA StatiCa zur Bemessung komplizierter Verbindungen aus verschiedenen Materialien.

IDEA StatiCa verfügt über die Flexibilität, benutzerdefinierte Materialien und Elemente mit komplexen Geometrien und Vorlagen für Holz-Stahl-Verbindungen zu erstellen, was den Zeitaufwand für die Erstellung des Modells erheblich reduziert.

Trevor Chou

Projekt Ingenieur – CRAFT Engineering Studio

Vereinigte Staaten

Technische Herausforderungen

Die Herausforderungen bei diesem Projekt waren vielfältig.Wie wir bereits erfahren haben, befand sich das Gebäude nicht nur auf einer steilen Klippe und musste in der Lage sein, starken Winden ohne Querwände oder Verbände zu widerstehen, sondern, was die Sache noch komplizierter machte, der thermisch gebrochene, nicht abgestützte Balkon führte eine zweite orthogonale Bemessungsrichtung zum Hauptmomentrahmen ein - was bedeutete, dass die Scher-, Axial- und Momentenkapazität in zwei Richtungen an den Knotenpunkten widerstehen musste.

Der ursprüngliche Entwurf war als Stahlsystem konzipiert. CRAFT arbeitete also mit einer stahlähnlichen Gebäudetopologie mit dem Ziel, so viel wie möglich in Holzbauweise auszuführen.

Obwohl Holzanschlusskonstruktionen von IDEA StatiCa nicht unterstützt werden, war das Tool in der Lage, Ausgangskräfte an bestimmten Schraubenpositionen zu liefern. Das Team konnte diese Ergebnisse dann einfach in die hauseigene Bemessungstabelle übertragen (für holzspezifische Nachweise der Schraubentragfähigkeit), um die Kraftverteilung zu überprüfen und dann die Bemessung der Verbindung abzuschließen.

Dies bedeutete, dass wir in der Lage waren, die Verbindungen in IDEA StatiCa schnell als Prototyp zu erstellen, indem wir die Schraubengröße, den Abstand und die Anordnung der Felder usw. änderten - und dann einfach die überarbeiteten Schraubenkräfte für den Export in unsere eigenen Tabellenkalkulationen ausgeben.

Martyn Sheard

Senior Projekt Ingenieur – CRAFT Engineering Studio

Vereinigte Staaten

Lösungen und Ergebnisse

Das zweistöckige Einfamilienhaus in Martha's Vineyard, das 2022 fertiggestellt werden soll, ist ein beeindruckendes Beispiel für herausragendes architektonisches und statisches Design.

Durch den Einsatz der IDEA StatiCa Software und die enge Zusammenarbeit mit dem Architekten, dem Energieberater und dem Bauunternehmen ist es CRAFT gelungen, ein komplettes Stahlgerüst in eine hybride Holzlösung umzuwandeln, wodurch die benötigte Stahlmenge reduziert wurde und die Struktur des Gebäudes mit der traditionellen lokalen Bauweise übereinstimmt.

Das Projekt wurde mit dem IDEA StatiCa Excellence Award 2021 ausgezeichnet und setzte sich gegen 100 andere Bewerber in der Kategorie Kleinbauten durch.

Über Craft | Engineering Studio

CRAFT mit Sitz in New York bietet bautechnische Beratungsdienste für den Bau neuer (und den Umbau bestehender) Wohn- und Geschäftsgebäude sowie für spezielle Projekte in traditionellen und nicht traditionellen Materialien.

Das Team von CRAFT ist ein visionäres Ingenieurbüro, das sich mit Leidenschaft für den ständigen Dialog zwischen Hochbau und Architektur einsetzt. Durch die Verbindung von Erfahrung und Aufgeschlossenheit mit modernsten Berechnungs- und Analysewerkzeugen ist CRAFT in der Lage, seinen Kunden effiziente, praktische und innovative Lösungen für die Tragwerksplanung anzubieten - perfekt für Architekten und Designer, die nach neuen Ansätzen für die bautechnische Umsetzung suchen.

Als Projektingenieur bringt Trevor Chou seine Erfahrung in der Tragwerksplanung und -analyse für Hochhäuser und gewerblichen Wohnungsbau (nach US-amerikanischen und chinesischen Bauvorschriften) ein und ist leidenschaftlich bemüht, sein Wissen über Architektur und Ingenieurwesen zu integrieren.

Martyn Sheard ist leitender Projektingenieur im Büro und verfügt über zwölf Jahre Erfahrung in der Planung und im Projektmanagement für ein breites Spektrum von Projekttypen und -größen, mit besonderem Interesse an der Konstruktion von Massivholzbauten.

Martyn Sheard und Trevor Chou gewannen den IDEA StatiCa Excellence Award 2021 in der Kategorie "Small scale structures" und setzten sich damit gegen 100 andere Teilnehmer in dieser Kategorie durch.