Verankerungsbemessung von kugelförmigen Lagertanks aus Stahl, Kanada

| Odan Detech Group Inc.
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In dieser Fallstudie stellt die Odan Detech Group ein Projekt vor, an dem sie beteiligt war – Spannungsanalyse und Bemessung einer generischen Propan/Butan-Speicherkugel in einem stark erdbebengefährdeten Bereich.

Die Odan Detech Group Inc. mit Sitz in Ontario-Kanada verwendet IDEA StatiCa seit Anfang 2016 als einer unserer ersten Kunden in Nordamerika, der diese aufregende neue Technologie erkannt hat, die die Software Bauingenieuren bietet.

Seitdem nutzen sie IDEA StatiCa intensiv und präsentieren in dieser Fallstudie ein Projekt, an dem sie beteiligt waren: Spannungsanalyse und Bemessung einer generischen Propan/Butan-Speicherkugel in einem hochseismischen Gebiet. Diese Analyse und Konstruktion würde bestimmen, ob das in Betracht gezogene Tragwerkssystem für die allgemeinen Bemessungslasten geeignet ist, und dies würde eine bessere Budgetierung von Projekten ermöglichen.

Dieses 3D-Modell der Hauptstruktur wurde mit einer allgemeinen FEM-Software eines Drittanbieters erstellt

Über das Projekt

Wie beschrieben von Herrn John Krpan, Präsident der Odan Detech Group Inc.

Einige Hintergründe

  • Informationen zur Bemessung wurden Odan Detech über die Speicherkugel gegeben.
  • Ein allgemeines Verfahren zur Bemessung wurde von Odan Detech skizziert.
  • Odan Detech verwendete allgemeine FEM-Programme, um die allgemeine Struktur zu analysieren und zu konstruieren, und IDEA StatiCa Connection, um die Anker zu konstruieren.

Finite-Elemente-Analyse der Kugelstruktur

  • Berechnung der Grundfrequenz der leeren Kuppel/Tragkonstruktion. Dies geschah mit einem Finite-Elemente-Modell. Es wurden zwei unabhängige Finite-Elemente-Codes verwendet.
  • Berechnung der Grundfrequenz der Kuppel/Tragkonstruktion, gefüllt mit Flüssigkeit. Dies geschah mit einem Finite-Elemente-Modell. Es wurden zwei unabhängige Finite-Elemente-Codes verwendet.
  • Ein kurzer Bericht, der das Strukturmodell, die Schwingungsform und die Zusammenfassung der Ergebnisse basierend auf den beiden unabhängigen Finite-Elemente-Codes zeigt.
  • Entwurf eines generischen Ankersystems.

Normnachweis des Stützsystems der Kugel

  • Analyse gemäß Eigenlast, Nutzlast, Windlast und seismischer Belastung. Lastkombinationen nach AISC ASD. Erdbebenbelastung nach UBC (Uniform Building Code)
  • Normnachweis mit AISC ASD. Euler-Beulbewertung für die Gesamtstruktur.
  • Bemessung der Scherfeder am Stützenboden.
  • Ein kurzer Bericht mit den Bemessungsergebnissen.

Verankerungsbemessung

„Mit IDEA Connection, das die CBFEM (Component Based Finite Element Model) verwendet, konnten wir viele verschiedene Komponenten und Geometrien modellieren, da wir wussten, dass eine effiziente Nutzung des Materials gewährleistet ist. Die Ankerverbindung hätte jedoch auch in den traditionellen FEM-Programmen modelliert werden können; aber auch mit den besten Modellierern ist der Aufwand enorm. IDEA StatiCa wurde speziell für Stahlverbindungen entwickelt. Der Wechsel von Steifen, Bauteilkomponenten, Schweißnähten und Schrauben ist bei IDEA Routine."

Die CBFEM-Methode versucht, das Modell präzise zu erstellen. Die Analyse Platte/Wände sind nicht miteinander verbunden, es werden keine Schnittpunkte zwischen ihnen erzeugt, im Gegensatz zu den Methoden, die bei der Modellierung von Strukturen und Gebäuden verwendet werden. Ein Netz aus finiten Elementen wird auf jeder einzelnen Platte unabhängig von dem Netz anderer Platten erzeugt. Schweißnähte werden als spezielle masselose Kraftinterpolationsbeschränkungen modelliert, die die Verbindung zwischen der Kante einer Platte und der Oberfläche/Kante der anderen Platte sicherstellen. Das einzigartige Schraubenmodell liefert hervorragende Ergebnisse – sowohl im Hinblick auf die Präzision als auch auf die Analysegeschwindigkeit. Das Verfahren ist patentrechtlich geschützt. Die Stahlfußplatte wird lose auf das Betonfundament gelegt. Es ist ein Kontaktelement im Analysemodell – die Verbindung ist vollständig  tragfähig bei Druck, aber nicht auf Zug.

Über IDEA StatiCa

Wir haben John Krpan ein paar Fragen zu seinen Erfahrungen mit der Verwendung von IDEA StatiCa gestellt, und hier sind die Antworten:

Wie sind Sie in der Vergangenheit mit ähnlichen Verbindungen umgegangen?

"In der Vergangenheit haben wir mit Nastran FEA-Modelle erstellt und die Belastungsanalyse durchgeführt. Bei einfacheren Verbindungen haben wir Tabellenkalkulationen oder ein Programm namens LIMCON verwendet."

Können Sie die Zeitersparnis abschätzen?

"Mit IDEA StatiCa haben wir mindestens ¼ der Zeit gespart, vorausgesetzt, man hat es beim ersten Mal richtig gemacht. LIMCON beschränkte sich auf einfache Verbindungen und konnte eine komplizierte Verbindung wie diesen Anker nicht lösen."

Glauben Sie, dass Ihnen der Einsatz von IDEA StatiCa eine wirtschaftlichere Konstruktion ermöglicht?

"Wir bekommen mit Sicherheit eine wirtschaftlichere Bemessung. Aufgrund unserer FEA-Erfahrung sehen Sie die Spannungen visuell. Die Auswirkungen einer Versteifung sind deutlich. IDEA StatiCa macht den Arbeitsablauf effizienter und fügt den Vorbehalt von Normnachweisen hinzu!"

Wenn Sie nur einen auswählen könnten, was wäre der größte Vorteil von IDEA StatiCa?

"Einfach, visuell und die Leistungsfähigkeit von FEA. Der größte Vorteil ist die einfache Bedienung. Es gibt andere ähnliche Programme, aber keins wie IDEA. Aus diesem Grund haben wir uns für IDEA StatiCa entschieden."

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Kanada
Die Odan Detech Group Inc. ist ein multidisziplinäres Ingenieurbüro mit Mitarbeitern, die über umfassende Erfahrung in den Bereichen Bau- und Bauingenieurwesen, Bauwissenschaften und Bauwesen verfügen. Es wurde 1992 durch den Zusammenschluss der Odan Corporation (gegründet 1985) und Detech Engineering (gegründet 1988) gegründet. Detail