Lisované ocelové nádrže na vodu, Velká Británie

Lisované ocelové nádrže na vodu, Velká Británie

Structural Science Ltd.
Ocel
Společnost Structural Science Ltd. ve spolupráci s firmou Braithwaite Engineers implementuje software IDEA StatiCa Connection, aby průběžně zkoumala a navrhovala různé spoje v ocelových nádržích s vodou. S více než 125 lety zkušeností s návrhem a výrobou ocelových sekčních vodních nádrží instalovali již tisíce tanků jak doma ve Velké Británii, tak po celém světě.

Při konstrukci sekčních ocelových lisovaných nádrží se používá řada spojů a v této krátké studii, kterou napsal Dale Price, statik ve společnosti Structural Science Ltd., je popsáno ukotvení, které přenáší vodorovný hydrostatický tlak vody působící na stěny nádrže.

Testovaný přípoj

Jak vidíte na obrázku 1, ocelové šroubové vzpěry se skládají z tenké patní desky a svařované desky, které spojují pod úhlem základnu a stěny nebo rohy stěn nádrže a mohou být vystaveny namáhání ve výši až 75 kN. Historicky se návrh obvykle prováděl ručním výpočtem a ověření připojení bylo potvrzeno provedením drahých celoplošných laboratorních testů jednotlivých komponent i testováním plnohodnotných maket nádrží.

Obrázek 1

Obrázek 2: Nedávné obsáhlé testování nádrže, kde je úchyt spojen s tenzometry, které průběžně monitorují zatížení nádrže při plnění vodou a dlouhodobém statickém účinku vody.

Obrázek 3: V laboratoři zachycený styčník, který je testován na základě požadavků normy (a samozřejmě i na další pevnostní zkoušky, které zde nejsou uvedeny).

Ukotvení bylo analyzováno pomocí programu IDEA StatiCa Connection a níže vyobrazené snímky shrnují postup:

Obrázek 4: Celkové uspořádání spoje se šrouby a svary s axiálním zatížením 75 kN

Obrázek 5: Ekvivalentní diagramy napětí s vysoce namáhanými oblastmi

Obrázek 6: Plastické deformace na čelní desce

Samozřejmě, že kromě výsledků pevnostní analýzy IDEA StatiCa Connection poskytuje i celkové posouzení dle EN/AISC pro všechny prvky, jak je ukázáno na obrázku 7, což nám dává velmi jasné výsledky: Vyhovělo/Nevyhovělo (obrázek 8).

Obrázek 7

Obrázek 8

Závěr

Skutečné chování styčníku během laboratornho testování bylo obdobné s výsledky z CBFEM modelu, proto testovací program v plném rozsahu potvrdil platnost a přesnost softwaru IDEA StatiCa Connection pro návrh přípoje. Obecně je možno říci, že budoucí návrhy přípojů se mohou nyní realizovat pomocí tohoto softwaru rychle bez nutnosti provedení a plánování nákladných a dlouhodobých testů. Software je v současné době používán k racionalizaci a vývoji lepších návrhů přípojů za účelem úspor nákladů a výrobních procesů. Návrh dalších obtížných styčníků nádrže je nyní prováděn pomocí softwaru IDEA StatiCa Connection.

Obrázek 9: Deformovaný tvar pomáhá inženýrovi lépe porozumět chování přípoje

Přehled vybraných z klíčových výhod programu IDEA StatiCa Connection:

  • Snížení doby práce na opakovaných konstrukčních spojích.
  • Schopnost modelovat všechny součásti spojení najednou, tj. svary, šrouby, desky a průřezy v jedné sestavě a pochopit vzájemnou interakci mezi jednotlivými součástmi a porovnávat je s modely, kde se rozdělí na jednotlivé konstrukční prvky.
  • Neustále zkoumat, vyvíjet a studovat staré i nové styčníkové spoje bez plánování dlouhých a drahých testovacích programů pro ověření návrhů přípojů.
  • Zlepšení stávajících přípojů optimalizací plechů nebo velikostí průřezů, upravení konfigurace z hlediska výrobních nákladů a ověření únosnosti při zvětšeném namáhání, například při zemětřesení.
  • Testování v plném rozsahu poskytlo důvěru v realizaci návrhu takovýchto přípojů pomocí konečných prvků a konkrétně softwaru IDEA StatiCa Connection, který je založen na nové metodě CBFEM.
  • Možnost výběrů mezi jednotlivými návrhovými normami dle lokality.

autor: Dale Price, BEng(Hons), CEng, FIStructE, MICE, Structural Science Ltd.

Braithwaite Engineers

Braithwaite Engineers

Braithwaite je mezinárodní společnost s pověstí technického experta založené na více než 125 letech zkušeností v oblasti mostů a skladovacích nádrží. Název Braithwaite je synonymem pro komplexní sortiment nádrží pro skladování kapalin a pomocných produktů. Náš sortiment ocelových modulových nádrží získal pověst po celém světě.

Braithwaite Engineers

http://www.braithwaite.co.uk/

Structural Science Ltd.

Structural Science Ltd.

Structural Science Ltd. je malá mezinárodní poradenská firma v oblasti stavebního inženýrství se sídlem v jihozápadní Anglii, která poskytuje inženýrské poradenství společnostem Braithwaite a Engineering Consultancies. Má více jak 30 let zkušeností s výškovými budovami, konstrukcemi s velkým rozpětím, stadiony, letišti a speciálními konstrukcemi.