Acélváz tervezése hőtechnikailag igényes termelési létesítményben
A projektről
A létesítmény egy 6°-os hajlásszögű nyeregtetős acélcsarnokból áll, amely 56,36 x 47,50 méteres téglalap alaprajzot fed le. A csarnok gerincmagassága 9,48 méter, és 12 acél portálkeret alkotja, amelyek 5 méteres tengelytávolságra helyezkednek el. Minden keret négyoszlopos kialakítású: a szélső tengelyeken HEA300, a belső tengelyeken HEA260 profilok találhatók, amelyek HEA200 felső és alsó övű, SHS rácsrudas rácsostartókat tartanak.
Az oldalirányú stabilitást vízszintes és függőleges merevítőrendszerek kombinációja biztosítja a hosszirányban, míg a keresztirányú stabilitást a keretek merevsége önmagában biztosítja. A szerkezeti rács három fő függőleges merevítési zónát foglal magában: egyet középen és kettőt az oromzatok közelében. Az alapozás vasbeton talplemezekből áll, amelyeket összekötő gerendák kapcsolnak össze; az acéloszlopok és alapozásuk között csuklós kapcsolat van, előre beépített horgonyokon keresztül. A szelemének és oldalfalgerendák hidegen hajlított Z, illetve C szelvények lesznek, amelyek a tető- és homlokzati rendszereket egészítik ki.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{3D structural model in SCIA Engineer}}}\]
Mérnöki kihívások
A gyártási folyamat magas beltéri páratartalmat igényelt, ami arra kényszerítette a tervezőt, hogy megvédje az acélszerkezetet a belső nedvességtől. A hőszigetelést ezért az oszlopok és rácsostartók belső oldalára helyezték, ami azt eredményezte, hogy az acélváz nagy részei súlyos külső körülményeknek vannak kitéve. Az Eurocode 1 (EC1) szerint ezek közé tartozik mind a szélsőséges nyári hőség, mind a kemény téli hideg, így a hőtani hatások komoly szerkezeti szemponttá váltak.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Position of thermal insulation panels}}}\]
Mivel a legtöbb acél szerkezeti elem árnyékolatlan hőmérséklet-ingadozásnak van kitéve, jelentős normálerők keletkeztek a hosszirányú elemekben és a függőleges merevítőkben. A homlokzati lemezeket tartó UG1 gerendák különösen érintettek voltak. Ezek a gerendák nem estek egy vonalba a függőleges merevítőrendszer (HUS2) vízszintes elemeivel, ami kifejezett excentricitásokat és összetett teherpályákat eredményezett, amelyeket a kapcsolat szintjén kellett kezelni.
Megoldások és eredmények
Egy globális szerkezeti modellt fejlesztettek ki a SCIA Engineer 20.0-ban, amely az összes elsődleges acél szerkezeti elemet magában foglalja, kivéve a másodlagos szelemén- és oldalfalgerendákat. A csomóponttervezéshez IDEA StatiCa Connection-t alkalmaztak. Gyors beállítása és a csomóponti viselkedés terhelés alatti egyértelmű vizualizációja nélkülözhetetlen eszközzé tette, különösen a hosszirányú excentrikus erőknek kitett kapcsolatoknál.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel joint with significant eccentricity of longitudinal forces in IDEA StatiCa Connection }}}\]
Az IDEA StatiCa használatával a mérnöki csapat közel valós időben vizsgálhatta a kapcsolatok alakváltozási mintáit és merevségi jellemzőit. Ez a lehetőség jelentősen javította a globális modell pontosságát, különösen az elmozdulások és a belső erők újraelosztásának előrejelzésében.
Egy másik jelentős előny az acél talplemezek és az előre beépített horgonyok hatékony tervezése volt az EN 1992-4 szerint. A szoftver dedikált horgonyzási modulja felváltotta azt, ami hagyományosan fáradságos, kézi folyamat lett volna, egy gyors, szabványnak megfelelő és nyomon követhető megoldással, drasztikusan javítva az általános munkafolyamatot.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Connection of steel column and RC pad foundation in IDEA StatiCa Connection}}}\]
Az UOIG Nikola Patrk-ról
Az UOIG Nikola Patrk egy 2018-ban alapított kis cég (jelenleg egyetlen fővel működik), amelynek székhelye Zadar, Horvátország. Vasbeton, falazott, acél és fa szerkezetek tervezésére specializálódott. Nikola Patrk szerkezettervező mérnök, aki több mint 10 éves tapasztalattal rendelkezik különböző méretű és rendeltetésű projektek társtervezőjeként és főtervezőjeként.