Eliminación de bloqueos críticos en anclajes y uniones para el hangar de Air Arabia
El desafío
El proyecto requería una unión articulada para el detalle de la base que formara una rótula perfecta. La unión está formada por una barra de acero central (el pasador) con su eje perpendicular a las cargas aplicadas y varias placas con orificios circulares a través de los cuales se inserta el pasador.
El diseño de detalles tan complejos requería un análisis por elementos finitos respaldado por ecuaciones normativas estándar. El consultor restringió el diseño de la unión exigiendo el uso de un software de uniones capaz de definir todos los parámetros y tolerancias para los orificios del pasador tras la fabricación. "El software IDEA StatiCa nos permitió hacer esto", afirma la Dra. Seham.
Además, el proyecto requería verificar un nodo donde convergían 13 elementos en una única junta con ángulos irregulares. Aparte de las numerosas uniones complejas, resolver más de 150 uniones similares y transferir datos entre equipos habría llevado mucho tiempo si solo se hubieran utilizado herramientas estándar.
Afortunadamente, gracias a su experiencia y profesionalidad, el equipo de Kirby encontró soluciones para todos los desafíos del proyecto.
Sobre el proyecto
El hangar de Air Arabia es una estructura de celosía de acero de gran luz diseñada para operaciones de mantenimiento de aeronaves en el Aeropuerto Internacional de Sharjah. Las dimensiones exteriores del hangar son 136 m de ancho × 57 m de profundidad, con una luz libre mínima de 129,5 m y una altura de gancho de grúa de 15 m. Alberga tres grúas aéreas (capacidad de 6T), entreplantas, lucernarios, sistemas anticaída y puertas especializadas para hangares.
La protección del acero se garantizó mediante imprimación de taller compatible con la ignifugación intumescente. El alcance de Kirby incluyó el diseño y suministro de la estructura de acero, la preparación de planos de diseño y cálculos, la aprobación del consultor, los planos de taller y fabricación, la fabricación y suministro de secciones de construcción prefabricada, y la provisión de la metodología de montaje.
Resolución de una unión articulada en la base: un obstáculo para el avance del trabajo
El consultor requería un detalle de unión articulada en la base que rara vez se utilizaba en la práctica. El desafío se agravó cuando exigieron un software de uniones capaz de realizar este tipo de detalle.
Afortunadamente, el equipo de Kirby estaba preparado para esta situación. Utilizando el método de los elementos finitos basado en componentes (CBFEM) de IDEA StatiCa, diseñaron la unión articulada en la base con las condiciones reales de fabricación. El software evaluó la distribución de tensiones y la interacción bajo cargas realistas, demostrando que la unión se mantenía segura y dentro de los límites de rendimiento aceptables.
Los resultados validados, respaldados por una verificación de terceros, dieron al consultor la confianza necesaria para aprobar la unión.
Cómo las juntas de 13 elementos dejaron de ser un desafío
Una de las tareas más exigentes del proyecto del hangar fue verificar un nodo donde 13 elementos convergían en una única junta con ángulos irregulares. Esto fue excepcionalmente desafiante porque requería considerar simultáneamente las interacciones axiales, de cortante y de flexión en una geometría 3D altamente asimétrica. Reconstruir manualmente la geometría y calcular las interacciones de tensiones rama por rama habría sido excesivamente laborioso y propenso a errores.
El equipo de Kirby estuvo a la altura del desafío y logró superarlo con brillantez. Utilizando los enlaces BIM a través de la aplicación Checkbot de IDEA StatiCa, Kirby integró IDEA StatiCa directamente con STAAD.Pro. La topología de la junta, las secciones transversales, las inclinaciones y las rotaciones multiplano, junto con todos los casos de carga, se extrajeron y transfirieron automáticamente a IDEA StatiCa. Esto eliminó la necesidad de reconstrucción manual y proporcionó un punto de partida inmediato y validado.
"Era muy importante poder exportar los datos de STAAD.pro directamente a IDEA StatiCa Checkbot, lo que redujo significativamente el riesgo de error", afirma la Dra. Seham.
En lugar de casos de carga envolventes, el equipo analizó directamente los efectos de carga correspondientes, lo que resultó en un diseño más económico. IDEA StatiCa capturó las interacciones de tensiones completas en el nodo y verificó la unión con verificaciones normativas exhaustivas, completando en horas lo que de otro modo habría requerido un esfuerzo de ingeniería considerable.
Ahorro del 20% del trabajo repetitivo en cada una de las más de 150 uniones similares
Las ligeras variaciones geométricas en todo el hangar significaban que muchos nodos eran similares pero no idénticos. Los ingenieros tendrían que volver a modelar y verificar cada unión por separado, lo que sería repetitivo, llevaría mucho tiempo y conllevaría el riesgo de inconsistencias.
Kirby encontró una manera de agilizar considerablemente el proceso para poder centrarse en el trabajo desafiante donde más importa su habilidad. Utilizaron la funcionalidad Proponer y Publicar, modelando una unión una sola vez en IDEA StatiCa y publicándola en su biblioteca interna de plantillas, para reutilizarla donde aparezca un nodo similar.
Simplemente proponiendo la plantilla guardada en la nueva ubicación, evitaron empezar desde cero. Esto redujo significativamente el tiempo de ingeniería y garantizó una calidad uniforme en todas las líneas de cuadrícula.
Reducción del tiempo para compartir diseños de uniones con el equipo de detallado
Convencionalmente, los ingenieros preparaban bocetos detallados para cada unión y los enviaban al equipo de detallado, lo que generaba largos ciclos de validación de ida y vuelta y un alto riesgo de malinterpretación al trasladar los diseños a Tekla.
Como de costumbre, los ingenieros de Kirby encontraron una manera de resolver este problema: compartieron enlaces directos de IDEA StatiCa Viewer con su equipo de detallado. Esto permitió a los detalladores abrir los modelos de uniones en línea, inspeccionar cada placa, soldadura y tornillo, y luego modelar directamente los detalles en Tekla. Esto eliminó la necesidad de preparar bocetos, redujo los ciclos de revisión y agilizó la comunicación entre los equipos de ingeniería y detallado.
Conozca a los ingenieros de Kirby
La Dra. Seham Ahmed El Saeed tiene 20 años de experiencia en estructuras de acero como diseñadora, científica, investigadora y publicadora activa. Actualmente es directora técnica de ingeniería responsable de la formación y el desarrollo de Kirby en las oficinas de ingeniería de MEA.
Shahul Hameed es ingeniero civil y director de delineación en Kirby Building Systems & Structures, India Pvt Ltd. Tiene más de 25 años de experiencia y se especializa en acero estructural y sistemas de edificios prefabricados.
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