Giới thiệu về dự án
Opportunity Pavilion được thiết kế bởi AGi Architects cho Expo 2020 tại Dubai. Kết cấu được hình thành như một quảng trường lớn, tạo sự liên tục cho Opportunity District nơi nó tọa lạc. Mục tiêu của Opportunity Pavilion là tạo ra một môi trường hấp dẫn, truyền cảm hứng, nhấn mạnh cam kết của Expo 2020 trong việc thúc đẩy khả năng tiếp cận tốt hơn với các nguồn tài nguyên thiết yếu và đạt được các Mục tiêu Phát triển Bền vững của Liên Hợp Quốc.
Các kỹ sư của Eversendai đóng vai trò quan trọng trong dự án, tập trung cụ thể vào thiết kế kết cấu thép mái che. Mái che nổi cao 32 mét so với mặt đất tượng trưng cho những đám mây biểu trưng cho những ước mơ mà con người khao khát đạt được. Quảng trường được bố trí trên hai tầng, kết nối độ dốc của địa hình. Mái che được cấu thành từ sáu lớp thép chồng lên nhau, biến đổi theo thời gian trong ngày và ánh sáng.
Thách thức kỹ thuật
Thiết kế của Opportunity Pavilion bản thân nó đã là một thách thức khổng lồ do các yêu cầu kiến trúc. Nhiều hệ thống dàn đan xen nhau qua nhiều lớp, tạo thành một kết cấu 3D phức tạp với các công xôn lớn kéo dài hơn 40 mét. Toàn bộ kết cấu được đỡ bởi một số ít cột.
Dự án yêu cầu Opportunity Pavilion phải hoàn thành trong vòng bốn tháng, bao gồm thiết kế chi tiết, mua sắm, phối hợp giao diện, chế tạo và thi công. Chỉ một tháng được dành để quản lý thiết kế kết cấu phức tạp, bao gồm kiểm tra hơn 1.600 loại liên kết độc đáo. Tất cả các nút liên kết đều thực sự phức tạp, với khoảng 10 cấu kiện gặp nhau ở các góc độ khác nhau tại một điểm. Các nút liên kết gồm 18 cấu kiện không phải là ngoại lệ. Mỗi nút đòi hỏi phải kiểm tra tiêu chuẩn và tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả vật liệu mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn kết cấu. Do kết cấu không phải là công trình vĩnh cửu và được tháo dỡ, thiết kế nhấn mạnh việc sử dụng các tiết diện rất mỏng để giảm thiểu tiêu thụ vật liệu.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Example of a complex connection comprising of 17 members}}}\]
Giải pháp và kết quả
Bản phác thảo ban đầu của các hệ thống dàn được thực hiện trong Tekla, với tất cả các cấu kiện được thiết kế dưới dạng cấu kiện tiết diện rỗng tròn (CHS). Tất cả các nút liên kết được thiết kế dạng hàn để đảm bảo kết cấu thuần nhất và thống nhất, tránh các liên kết nhìn thấy được. Do chiều dày tối thiểu, việc kiểm tra tiêu chuẩn ứng suất trên thành ống là cần thiết để xác minh. Các kỹ sư của Eversendai quyết định sử dụng ứng dụng IDEA StatiCa Connection để hiểu ứng xử của các nút liên kết, tối ưu hóa chúng và xác minh nhiều tổ hợp tải trọng đồng thời.
Hơn nữa, phần mềm đã giúp họ thực hiện phân tích phi tuyến hình học (GMNA) và phân tích biến dạng cục bộ của các cấu kiện tiết diện rỗng, biết rằng các thành ống cực kỳ mảnh chịu tải trọng tập trung có thể bị ảnh hưởng tiêu cực bởi biến dạng cục bộ tác động đến ổn định tổng thể của cấu kiện.
Trong quá trình thiết kế, các kỹ sư phải tìm ra giải pháp vượt qua tất cả các kiểm tra liên quan và tiêu thụ lượng thép tối thiểu, đồng thời là giải pháp nhanh chóng và dễ chế tạo. Thông thường, đối với các liên kết như vậy, các kỹ sư có xu hướng thiết kế sườn tăng cứng bên trong, sườn tăng cứng vòng, hoặc bản mã nút, điều này không thể thực hiện trong trường hợp này. Đối với dự án nhạy cảm về thời gian này, họ phải cắt giảm các thao tác này xuống mức tối thiểu để giúp đội chế tạo giao kết cấu đúng hạn.
Các kỹ sư kết cấu liên tục liên lạc với đội chế tạo để đảm bảo thiết kế của họ cũng được tối ưu hóa cho việc lắp ráp nhanh chóng. Để đẩy nhanh quá trình thi công, họ đã đi chệch khỏi thông lệ thông thường là vận chuyển các đoạn 3 mét. Thay vào đó, họ lắp ráp sẵn các bộ phận lớn hơn lên đến 5,5 mét trong xưởng thi công, sau đó được vận chuyển đến công trường, giảm đáng kể thời gian lắp ráp tại chỗ và rút ngắn tiến độ tổng thể của dự án.
Chúng tôi phải thiết kế từng nút riêng lẻ do hình dạng đặc thù của kết cấu, với khoảng 18 cấu kiện ống kết nối tại một nút liên kết duy nhất theo nhiều hướng khác nhau. Việc đáp ứng thời hạn 1 tháng sẽ không thể thực hiện được nếu không có IDEA StatiCa.
Vijayabharathi Renganathan
Kỹ sư kết cấu
Giới thiệu về Eversendai
Các văn phòng kỹ thuật Eversendai tại Ấn Độ, UAE và Qatar cung cấp dịch vụ thiết kế kỹ thuật toàn diện và đầu cuối, từ thiết kế ý tưởng đến thiết kế chi tiết bao gồm kỹ thuật cho các loại kết cấu khác nhau bởi các kỹ sư thiết kế và người vẽ bản vẽ có trình độ cao và giàu kinh nghiệm. Nhờ liên lạc trực tiếp với bộ phận kỹ thuật lắp dựng thép, sự hợp tác có thể giảm thiểu hiểu lầm và sai lệch. Các kỹ sư kết cấu có thể kết hợp các ràng buộc thực tế và phản hồi từ đội lắp dựng, dẫn đến các thiết kế không chỉ đúng về mặt lý thuyết mà còn khả thi và an toàn trong quá trình lắp dựng. Điều này dẫn đến các dự án thực tế hơn để triển khai, tránh chậm trễ và thay đổi tốn kém. Việc chế tạo Opportunity Pavilion trong bốn tháng là ví dụ điển hình về 40 năm kinh nghiệm của họ.
Kết luận
Opportunity Pavilion là một ví dụ ấn tượng về kỹ thuật hiện đại, cân bằng tham vọng kiến trúc với các thách thức thực tế. Bất chấp tiến độ chặt chẽ, việc sử dụng các công cụ tiên tiến như IDEA StatiCa đã cho phép thiết kế và kiểm tra tiêu chuẩn hiệu quả các nút liên kết phức tạp. Sự hợp tác giữa các kỹ sư kết cấu và đội lắp ghép sẵn đã giúp họ tìm ra cách giao dự án đúng hạn. Việc hoàn thành dự án không chỉ thể hiện năng lực kỹ thuật của Eversendai Engineering mà còn thể hiện khả năng thực hiện trong các điều kiện khắt khe.
Bắt đầu dùng thử ngay hôm nay và tận hưởng 14 ngày truy cập đầy đủ cùng các dịch vụ miễn phí.
Bắt đầu dùng thử miễn phí
