Návrh kotvení ocelových kulových zásobníků, Kanada

Návrh kotvení ocelových kulových zásobníků, Kanada

Odan Detech Group Inc.
Ocel
V této případové studii představuje kanadská firma Odan Detech Group projekt návrhu propanbutanových zásobníků umístěných v oblasti se seizmickou aktivitou.

Odan Detech Group Inc. založená v kanadském Ontariu používá program IDEA StatiCa od počátku roku 2016. Je to tedy jeden z našich prvních klientů v Severní Americe, kteří objevili tuto novou inovativní technologii, jež je nabízena stavebním inženýrům.

Od té doby program IDEA StatiCa extenzivně využívají. V této studii představují projekt, ve kterém byl software využit: analýza napětí a návrh obecných propan-butanových kulovitých zásobníků v oblasti s vysokou seizmickou aktivitou. Tato analýza a návrh určí, zda bude navržený systém podpor přiměřený obecnému návrhovému zatížení, což by umožnilo vylepšit rozpočet projektů.

Tento 3D model hlavní konstrukce byl vytvořen pomocí FEA softwaru pro globální model

O projektu

Projekt popsal John Krpan, president Odan Detech Group Inc.

Pozadí projektu

  • Návrhem zásobníkové koule byla pověřena firma Odan Detech.
  • Obecný postup navrhl Odan Detech.
  • Odan Detech použil jiné FEA programy pro analýzu a návrh konstrukce a IDEA StatiCa Connection pro návrh kotvení.

MKP analýza kulovitých zásobníků

  • Výpočet základní frekvence prázdné konstrukce. Toto bylo provedeno pomocí modelu s konečnými prvky. Byly použity dva nezávislé modely konečných prvků.
  • Výpočet základní frekvence nosné konstrukce naplněné kapalinou. Toto bylo provedeno pomocí modelu s konečnými prvky. Byly použity dva nezávislé modely konečných prvků.
  • Stručný protokol zobrazující konstrukční model, vlastní tvary a shrnutí zjištění založených na dvou nezávislých modelech konečných prvků.
  • Návrh obecného kotevního systému.

Výpočet podpor dle normy

  • Výpočet se stálým zatížením, užitným zatížením, zatížení větrem a seizmickým zatížením. Kombinace zatížení dle AISC ASD. Seizmické zatížení podle UBC (Uniform Building Code)
  • Posudek dle normy AISC ASD. Eulerovské posouzení boulení konstrukce jako celku.
  • Návrh smykové zarážky na dolním konci sloupu.
  • Krátká zpráva zobrazující výsledky návrhu.

Návrh kotvení

„Pomocí programu IDEA Connection, který využívá CBFEM model (Component Based Finite Element Model) jsme dokázali modelovat mnoho různých součástí a geometrií, protože jsme věděli, že je přitom zajištěno účinné využití materiálu. Kotevní mohlo být modelováno v tradičních FEA programech, nicméně i u těch nejlepších modelů je to obrovská práce. IDEA StatiCa je speciálně navržena pro ocelové spoje. Provést změnu výztuh, prvků, svarů a šroubů je velmi jednoduché.“

„Metoda CBFEM se pokusí přesně vytvořit model. Analyzované desky/stěny nejsou vzájemně propojeny, mezi nimi nejsou vytvářeny žádné průsečíky, na rozdíl od metod používaných při modelování staveb a budov. Síť konečných prvků se vytváří na každé jednotlivé desce nezávisle na síti jiných desek. Svary jsou modelovány jako speciální nehmotná omezení, které zajišťují spojení mezi okrajem jedné desky a plochou/okrajem druhé desky. Jedinečný model šroubů poskytuje vynikající výsledky – a to jak z hlediska přesnosti, tak i rychlosti analýzy. Metoda je chráněna patentem. Ocelová kotevní deska je volně umístěna na betonovém podkladu. Jedná se o kontaktní prvek v modelu analýzy – připojení odolává plné kompresi, ale neodolává tahu.“

Použití programu IDEA StatiCa:

Zeptali jsme se Johna Krpana na několik otázek ohledně jeho zkušeností s používáním IDEA StatiCa a zde jsou odpovědi:

Jak jste v minulosti řešili podobné spoje?

„V minulosti jsme tvořili modely FEA s programem Nastran a prováděli analýzu napětí. Pro jednodušší spoje jsme použili excelové tabulky nebo program LIMCON.“

Mohl byste odhadnout dobu, kterou jste ušetřili?

„Pomocí programu IDEA StatiCa jsme ušetřili alespoň ¼ času za předpokladu, že jsme to trefili napoprvé. LIMCON byl omezen na jednoduché přípoje a nemohl vyřešit složité spoje, jako je toto kotvení.“

Myslíte si, že použití IDEA StatiCa vám poskytuje hospodárnější návrhy?

„Určitě získáme ekonomičtější návrh. Na základě našich zkušeností s FEA vidíte stres vizuálně. Účinky výztuhy jsou významné. IDEA StatiCa činí proces pracovního postupu efektivnější a doplňuje posudek o upozornění z NORMY!“

Pokud byste mohli vybrat pouze jednu, jaká je největší výhoda IDEA StatiCa?

„Jednoduchost, názornost a FEA výpočet. Největší výhodou je snadné použití. Existují další podobné programy, ale žádný jako IDEA. Proto jsme si vybrali IDEA StatiCa.“

Odan Detech Group Inc.

Odan Detech Group Inc.

Odan Detech Group Inc. Je mnohostranná poradenská inženýrská firma se zaměstnanci, kteří mají rozsáhlé zkušenosti v pozemním a konstrukčním inženýrství, stavebních vědách a stavebnictví obecně. Vznikla v roce 1992 spojením společnosti Odan (založené v roce 1985) a Detech Engineering (jež vznikla v roce 1988).