ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΟ
ΓΕΝΙΚΑ Το αρχιτεκτονικό σχέδιο κάθε κατασκευής είναι από τα πρώτα και σημαντικότερα στάδια μιας κατασκευής. Ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός πρέπει να ικανοποιεί την αισθητική, τη λειτουργικότητα και την οικονομία. Ένα αρχιτεκτονικό σχέδιο γίνεται λαμβάνοντας υπόψη και κατασκευαστικούς παράγοντες, με κυριότερο το σύστημα δόμησης που θα χρησιμοποιηθεί. Κάθε σύστημα δόμησης έχει κάποια σημεία τα οποία χρίζουν προσοχής και διαφοροποιούν τα αρχιτεκτονικά. Οι αρχιτέκτονες είναι γνώστες αυτών των σημείων όταν πρόκειται για κλασσικά συστήματα δόμησης, όπως το οπλισμένο σκυρόδεμα ή ο δομικός χάλυβας. Το σύστημα δόμησης SCS και γενικότερα τα συστήματα δόμησης με λεπτότοιχες γαλβανισμένες χαλύβδινες διατομές είναι σχετικά καινούργια στον Ελληνικό χώρο. Η STEELHOUSE, ως μια εταιρία η οποία εξειδικεύεται σε τέτοια συστήματα δόμησης με την εμπειρία από πληθώρα έργων, έχει εντοπίσει ορισμένα σημεία στα οποία μικρές αλλαγές στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό δρουν ευεργετικά για το σύνολο της κατασκευής. Τα σημεία αυτά τα συνοψίζουμε προκειμένου οι αρχιτέκτονες και οι μηχανικοί κατά τον σχεδιασμό μιας κατασκευής να τα έχουν υπόψη τους και να μπορούν να υλοποιούν με το βέλτιστο τρόπο μια κατασκευή με το σύστημα δόμησης SCS. TI ΚΕΡΔΙΖΕΤΑΙ Οι προτεινόμενες λύσεις ΔΕΝ είναι σχεδιαστικός μονόδρομος. ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΙΝΑΙ ΕΦΙΚΤΕΣ ΣΕ ΚΑΘΕ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ. ΩΣΤΟΣΟ, ΟΙ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΧΟΥΝ ΤΑ ΕΞΗΣ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ : Μικρότερο χρόνο κατασκευής Μικρότερο κόστος κατασκευής Βέλτιστη στατική συμπεριφορά κατασκευής Διευκόλυνση μελέτης, εφαρμογής και ελέγχου Τα παραπάνω πλεονεκτήματα είναι βασική απόρροια του γεγονότος οτι επιτυγχάνεται η βελτιστοποίηση μεταξύ αρχιτεκτονικής μελέτης και στατικών - κατασκευαστικών αναγκών.
ΒΑΣΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ Υπάρχουν ορισμένα σημεία στα οποία θα επικετρωθεί το ενδιαφέρον μας σε σχέση με την αρχιτεκτονική και το σύστημα δόμησης SCS. Τα σημεία αυτά είναι κρίσιμα για την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού και επιγραμματικά είναι : Κατασκευαστικός κάνναβος 60cm Τοιχοποιίες στους 2 κύριους άξονες της κατασκευής Ανοίγματα κάτω από περιοχές σημαντικών φορτίων Ανοίγματα κοντά σε γωνίες Ασυνέχειες τοίχων και ανοιγμάτων καθ ύψος Μπαλκόνια Παρακάτω γίνεται αναλυτικότερη αναφορά στα σημεία αυτά, στο πως αυτά επιδρούν στην μελέτη και την κατασκευή και πως επιτυγχάνεται η βελτιστοποίηση τους. Για την επίδειξη των παραπάνω σημείων και το πως αυτά επιδρούν σε μια κατασκευή θα χρησιμοποιηθούν δύο αρχιτεκτονικές λύσεις για μια οικία. Οι λύσεις αυτές είναι εν πολλοίς όμοιες ως προς τους χώρους, τα τετραγωνικά και τις διαστάσεις, αλλά διαφέρουν σε αρχιτεκτονικές επιλογές που άπτονται των παραπάνω βασικών σημείων. ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΑ ΣΕΝΑΡΙΑ Ως μοντέλο θα έχουμε την κατασκευή μιας μεζονέτας περίπου 170 τ.μ. με 4 κρεβατοκάμαρες, 2 μπάνια, 1 κουζίνα και 1 καθιστικό για την οποία προτείνονται δύο αρχιτεκτονικές λύσεις. Το ισόγειο είναι ίδιο στις δύο λύσεις, ενώ οι τροποποιήσεις γίνονται στον όροφο. Ηπρώτηαρχιτεκτονικήλύσηείναιηπροτεινόμενη ()ενώηδεύτερη τροποποιείται ώστε να γίνεται μη προτεινόμενη ( ΜΗ ). Παράλληλα, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα στην στατική και κατασκευαστική μελέτη από την εφαρμογή των δύο διαφορετικών αρχιτεκτονικών λύσεων.
ΟΙ ΔΥΟ ΛΥΣΕΙΣ Α. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ
ΟΙ ΔΥΟ ΛΥΣΕΙΣ Β. ΜΗ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ
ΚΑΝΝΑΒΟΣ ΟμεταλλικόςσκελετόςαποτελείταιαπόλεπτότοιχεςδιατομέςC ήu ηοποίες διατάσσονται παράλληλα ανά 60cm. Αυτή η απόσταση από διατομή σε διατομή διατηρείται τόσο στους τοίχους όσο και στα πατώματα προκειμένου να επιτυγχάνεται η απόλυτη ευθυγράμμιση των στοιχείων του πατώματος με τους ορθοστάτες των τοίχων και να επιτυγχάνεται με το βέλτιστο τρόπο η μεταφορά των φορτίων στο έδαφος. Οκατασκευαστικόςαυτόςκάνναβοςτων60cm αποτελείμιαπρότασηηοποία εαν ακολουθηθεί κατά τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό αυτομάτως βελτιστοποιεί την κατασκευή. Τα σημεία που βελτιστοποιούνται (βλ. σχήμα) : Δεν απαιτούνται έξτρα προφίλ για να βολευθεί μια πόρτα ή ένα παράθυρο (). Δεν απαιτούνται έξτρα προφίλ σε σπασίματα του κτιρίου ή σε θέσεις που διασταυρώνονται τοιχοποιίες (Θέση Β). Στα πατώματα δεν απαιτείται ενδιάμεση διαδοκίδωση για την τοποθέτηση κάποιου τοίχου ή ανοίγματος (Θέση Γ). Θέση Γ Θέση Γ Θέση Β Θέση Β ΜΗ Πέραν αυτών, η τήρηση ενός καννάβου κατά το σχεδιασμό επιτρέπει και τον έλεγχο παραγόντων βελτιστοποίησης, οι οποίοι θα αναφερθούν παρακάτω όπως οι θέσεις των ανοιγμάτων και οι ασυνέχειες τοίχων σε όψη και κάτοψη.
ΚΟΥΦΩΜΑΤΑ Ητοποθέτησητωνκουφωμάτων(πόρτες,παράθυρα)στοσύστημαδόμησηςSCS είναι ένα σημείο το οποίο επιδέχεται βελτιστοποιήσεις. Ουσιαστικά το σύστημα δόμησης που χρησιμοποιούμε είναι ένα σύγχρονο σύστημα φέρουσας τοιχοποιίας. Βάσει αυτού μπορούν να προταθούν τα εξής όσον αφορά τα ανοίγματα της κατασκευής : Τοποθέτηση κουφωμάτων πολύ κοντά σε γωνιές ή σπασίματα δρουν κατά της βελτιστοποίησης καθώς απαιτούν ενισχυμένες διατομές στα άκρα (). Κουφώματα με μεγάλα ανοίγματα (>2.40m) βελτιστοποιούνται, εάν προβλέπεται ο χωρισμός τους σε μικρότερα τμήματα ανάμεσα στα οποία να είναι δυνατό να τοποθετηθεί ένα ή περισσότερα προφιλ (Θέση Β). Τοίχοι μεγάλου μήκους (>3m) με ελάχιστα τυφλά σημεία επιβαρύνουν την κατασκευή. ΜΗ Θέση Β Θέση Β Θέση Β () : προφίλ Uπρέκι και προφίλ 2Cορθοστάτες (ΜΗ ) : προφίλ 2C&Uπρέκι και προφίλ 3Cορθοστάτες Θέση Β () : προφίλ 2Cορθοστάτες και προφίλ 2C+Cγωνία Θέση Β (ΜΗ ΒΕΛΤΙΤΗ) : προφίλ 3Cορθοστάτες και προφίλ 3C+2Cγωνία
ΤΟΙΧΟΠΟΙΕΣ Πέραν των κατακορύφων φορτίων (βάρη) σε μια κατασκευή, επιβάλλονται και εξωτερικά φορτία κατά την οριζόντια διεύθυνση όπως ο άνεμος και ο σεισμός. Τα φορτία αυτά απαιτούν για την παραλαβή τους και την μεταφορά τους στο έδαφος την ύπαρξη κάποιων τοιχοποιιών χωρίς ανοίγματα (τυφλών), ώστε η κατασκευή να αποκτήσει την απαραίτητη δυσκαμψία και αντοχή κατά την οριζόντια διεύθυνση. Το σύστημα δόμησης SCS μπορεί να βελτιστοποιηθεί σημαντικά εάν στην τοποθέτηση των τοιχοποιιών εφαρμοσθούν ορισμένα σημεία : Οι τοιχοποιίες στην κατασκευή να μην παρουσιάζουν ασυνέχειες, όσο το δυνατό, τόσο καθ ύψος όσο και εντός των ορόφων της κατασκευής (). Για μεγάλους χώρους να γίνεται πρόβλεψη κάποιων τοιχοποιιών και στο εσωτερικό τους ώστε να μικρύνει το ελεύθερο άνοιγμά τους (Χώρος Α). Τοιχοποιίες με τυφλά τμήματα πρέπει να διατάσσονται και στις δύο κύριες διευθύνσεις τις κατασκευής. Χώρος Α Χώρος Α ΜΗ
ΕΞΩΣΤΕΣ Στο σύστημα δόμησης SCS οι εξώστες, οι οποίοι εξέχουν της κατασκευής χωρίς να υποστηρίζονται, θέτουν ορισμένους περιορισμούς. Λόγω του εύκαμπτου των μεταλλικών κατασκευών, για την στήριξη του εξώστη επιβάλλεται τα προφίλ που τρέχουν σε αυτόν να εκτείνονται και εντός της κατασκευής. Συνεπώς, ο περιορισμός αυτός θέτει τα εξής σημεία προσοχής : Εξώστες οι οποίοι δημιουργούνται και στις δύο πλευρές μιας γωνίας της κατασκευής είναι δύσκολο να κατασκευασθούν χωρίς υποστύλωση (Σχημα Α). Εξώστες μεγάλων ανοιγμάτων πιθανώς να απαιτήσουν υποστύλωση, αλλά σίγουρα ενισχυμένες διατομές - συνδέσεις (Σχήμα Β). ΣΧΗΜΑ Α ΜΗ ΣΧΗΜΑ Β
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Επί των δύο αρχιτεκτονικών λύσεων οι οποίες είχαν διαφορές στα σημεία που ήδη εξετάστηκαν προέκυψαν κάποιες διαφορές στο βάρος, το κόστος και το χρόνο περάτωσης του φέροντος οργανισμού. ΝΑ ΛΗΦΘΕΙ ΥΠΟΨΗ ΟΤΙ ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ ΔΥΟ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΩΝ ΛΥΣΕΩΝ ΕΙΝΑΙ ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΑ ΚΑΙ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΟΝΤΑΙ ΥΠΟ ΤΟ ΠΡΙΣΜΑ ΜΙΑΣ ΣΧΕΤΙΚΗΣ ΣΥΓΚΡΙΣΗΣ ΤΩΝ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΑΠΟΚΟΜΙΖΟΝΤΑΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΒΕΛΤΙΣΤΩΝ ΛΥΣΕΩΝ ΟΠΩΣ ΑΥΤΕΣ ΠΡΟΤΕΙΝΟΝΤΑΙ. Επίσης, να ληφθεί υπόψη οτι και η αρχιτεκτονική λύση που προτάσσεται ως βέλτιστη έχει αρκετά σημεία τα οποία δεν βελτιστοποιήθηκαν, προκειμένου να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά σε κάτοψη - εμβαδά με τη δεύτερη μη βέλτιστη λύση. Τα τρισδιάστατα μοντέλα των δύο λύσεων μετά την στατική επίλυσή τους είναι τα παρακάτω : ΜΗ Βάρος Φέροντος Οργανισμού 6880 kg ΜH 8200 kg % ΒΕΛΤΙΩΣΗ 19% Κατά περίπτωση η βελτίωση αυτή μπορεί να κυμανθεί από 15-30%.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Αγκύρια Πλάκα γενικής κοιτόστρωσης 8τεμ. 20mm - ενισχυμένα 12τεμ. 20mm 15τεμ. 16mm ΜH 4τεμ. 20mm - ενισχυμένα 8τεμ. 20mm 23τεμ. 16mm Ειδικά τεμάχια περίπου 150 ΜH περίπου 250 περίπου 45m ΜH περίπου 35m % ΔΙΑΦΟΡΑ 28% Αυτοδιάτρητες Βίδες περίπου 25000 τεμ. ΜH ΒΕΛΤΙΣΗ περίπου 32000 τεμ. 3 3 Ηδιαφοράβάρους( χαλύβδινωνδιατομών)στηνκατασκευήισοδυναμείμε μείωση του υλικού. Λιγότερα ειδικά τεμάχια, δύσκολες συνδέσεις και σύνθετα προφίλ. Εύκολη αγκύρωση και θεμελίωση της κατασκευής με μικρές απαιτήσεις ειδικών αγκυρίων και αγκυρίων μεγάλης διατομής. Λιγότερες εκσκαφές και μικρότερες πλάκες και νευρώσεις στην γενική κοιτόστρωση θεμελίωσης. ΛΙΓΟΤΕΡΑ ΕΡΓΑΤΙΚΑ + ΑΠΛΟΥΣΤΕΡΗ ΕΡΓΑΣΙΑ + ΛΙΓΟΤΕΡΑ ΥΛΙΚΑ ΜΕΙΩΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΚΑΙ ΧΡΟΝΟΥ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ