Rocky Mountain Metropolitan Airport áthajtós előtető
A Robbins Engineering*, amelyet 2004-ben alapítottak Little Rock-ban, Arkansasban, ezt az FBO (Fixed Base Operator) terminált és hangárt tervezte üzleti repülési ügyfelek számára egy nagy magasságban lévő repülőtéren, ahol hurrikán erejű szélsebességek fordulnak elő.
Ennek az egyedi projektnek a legkiemelkedőbb része a 132 láb fesztávolságú ívelt rácsostartók voltak, amelyek a repülőgépek számára kialakított 40 láb magas előtetőt tartják.
Szerkezet és tervezés
Az előtetőt olyan szerkezetként tervezték, amely alá a repülőgépek behúzódhatnak az utasok be- és kiszállásához. Ez a fajta szerkezet azonban nagy felületet képvisel, és főként szél terheli.
A tervezőcsapat több lehetőséget is megvizsgált, mielőtt az összetett rácsozott oszlopokra támaszkodó ívelt rácsostartók mellett döntött (1. ábra). Két darab W24x192 oszlop, 4 láb távolságra egymástól, kerek rúd X-merevítéssel és W8 nyomórúddal közöttük, alkotja a 4 összetett oszlop mindegyikét. Az ívelt rácsostartók 6 láb mélyek, WT12x88 öveket és kettős szögacél rácsrudakat alkalmaznak.
1. ábra. A repülőgépek számára kialakított magas előtető RAM Elements modellje.
A 132 láb fesztávolságú szerkezetnek egy terepi csavaros toldáspontja van a fesztávolság közelében. Minden tartó mindkét végét a W24 oszlop belső övéhez csavaros homloklemez-mozzanatos kapcsolatokkal rögzítik (2. ábra). A 10 és 20 lábas konzol rácsostartó szakaszok hasonlóan az oszlopok külső öveihez vannak rögzítve. Az egyes tartópárok között felszerelt függőleges X-merevítés, valamint a felső és alsó övek síkjaiban lévő szögacél rácsozás térbeli rácsostartót alkot az egyes összetett oszloppárok között. Ez hozza létre a merevkeretet a hosszirányban. Minden rácsozott oszloppár a merőleges tengelyen konzolként működő függőleges rácsostartóként funkcionál. Beton kötőgerendák kötik össze az oszlopokat a hosszirányban, hogy ellenálljanak az ívek gravitációs terhelés alatti vízszintes tolóerejének.
2. ábra. A WT rácsostartó öv a W24 oszlophoz csatlakoztatva homloklemezeken keresztül, az IDEA StatiCa-ban elemezve
Kapcsolat. Konzol az oszlop bal oldalán, visszafogó fesztávolság a jobb oldalon.
Jason McCool által írt teljes cikk elérhető a STRUCTURE Magazine weboldalán.
Az IDEA StatiCa alkalmazás használata
Jason McCool, projektvezető mérnök a Robbins Engineering, PLLC-nél:
Az általunk korábban használt elsődleges kapcsolattervező szoftver nem tudta ellenőrizni a WT szelvényekkel kialakított gerendatoldási kapcsolatot. Mivel WT12x88-as szelvényeket használtam az ívelt előtető rácsostartóinak öveihez, az IDEA StatiCa alkalmazás megoldotta azt, ami egyébként lassú kézi számítást vagy fáradságos táblázatkészítést igényelt volna. Segítségével gyorsan ellenőriztem a toldási kapcsolatot mind homloklemezekkel, mind fedőlemezes nyírási lemezekkel, és iterálva eljutottam a dupla nyírású fedőlemezes végső optimalizált megoldáshoz, miközben még a globális analízis modelljemet is fejlesztettem. Sajnos nem volt BIM-kapcsolat az általunk a globális modellhez használt szoftverhez, így nem tudtam kihasználni azokat a funkciókat a geometria és a terhelésinformációk átviteléhez, de már az is nagy segítség volt, hogy gyorsan fel tudtam tárni a nem tipikus lehetőségeket és szükség szerint módosítani tudtam.
A WT övekből az oszlopokhoz vezető homloklemez-mozzanatos kapcsolat egy másik kritikus elem volt számunkra, amelyet más szoftver nem tudott elemezni. A StatiCa lehetővé tette, hogy magabiztosan kiküszöböljem a felesleges merevítőket, és több anyagot helyezzek oda, ahol a leghasznosabb. A hegesztések méretezhetők voltak annak tudatában, hogy a hegesztésekben lévő nem egyenletes feszültséget közvetlenül figyelembe vettük, ahelyett hogy az egyenletesség általános feltételezéseit vagy önkényes növelési tényezők alkalmazását használtuk volna, amelyek megpróbálják lefedni a potenciális feszültségkoncentrációkat.
Ez a példa egy nyitott gerincsávos acél rácsostartóra, amely egy oszlop merevítőlemezén támaszkodik, egy újabb eset, ahol más szoftverek elmaradnak. A tipikus feltételezés az, hogy a merevítőlemez csak a gerenda övereiben keletkező húzó- vagy nyomóerőnek van kitéve, amelyek az oszlopba adódnak át, miközben a szerkezet elrackeli. Az IDEA StatiCa azonban lehetővé teszi az interakciós hatások figyelembevételét, mint például a síkbeli nyomás és a síkon kívüli hajlítás együttes hatása ebben az esetben, vagy egy másik gyakori eset, amikor a 4 irányú mozzanatos kapcsolatok a főtengelyes folytonossági lemezeket kéttengelyű húzásnak teszik ki.
Az alábbiakban egy szélmerevítő kapcsolat látható egy viszonylag kis W-oszlophoz a projekt FBO (Fixed Base Operator) épületrészén. A merevítő terhelése szélből és nem szeizmikus hatásból ered, és ennél a csomópontnál viszonylag kicsi. Ez azonban egy újabb kapcsolati konfiguráció, amellyel a többi kapcsolattervező szoftverünk egyszerűen nem foglalkozik. Ahelyett, hogy időt töltöttünk volna fáradságos kézi számításokkal, vagy a „könnyű" utat választottuk volna felesleges merevítőlemezek gyors hozzáadásával, vagy nagyon vastag homloklemez alkalmazásával a túlzottan konzervatív oldalon maradva, az IDEA StatiCa Connection lehetővé teszi a javasolt kapcsolat megfelelőségének egyszerű ellenőrzését.
Az eredmény egy nagyon tiszta csomópont, amely a plusz oszlopmerevítő lemezek nélkül könnyebben is gyártható. Később a kapcsolat egy másik lehetséges alkalmazása merült fel az épület egy másik részén, egy kissé nehezebb oszlopon, de ezúttal 5-szörös merevítő terheléssel. Létrehoztam egy sablont az első esetből, és gyorsan alkalmazni tudtam az új helyszínre, megerősítve, hogy ugyanaz a konfiguráció működik, ismét merevítők nélkül. Ráadásul ez a sablon most más projekteken is újrafelhasználható.
Összefoglalás
Az REC több szempontból is profitált az IDEA StatiCa Connection használatából. Bár más kapcsolattervező szoftvereket is használunk, egyik sem annyira nyílt végű. Mindegyik képleteken alapul, és ezért korlátozott ahhoz, amit a különböző szabványokban és előírásokban levezetett, majd a szoftverfejlesztő által beprogramozott képletek lehetővé tesznek. Az IDEA StatiCa azonban valóban magasabb szintről indul, mint amit a többiek valaha is elérhetnek, mivel képes csomópontokat alapvető komponensekből összetett konfigurációkká felépíteni, amelyeket a programozó előre nem tudott volna anticipálni. A CBFEM-mel alátámasztott számításokkal korántsem vagyok annyira korlátozva ahhoz, amit egy programozó előre el tudott képzelni. Aszimmetrikus szelvények és csavarképek, merevítők összetett elrendezései, a „hiányzó" komponensekkel rendelkező megépített csomópontok megfelelőségének meghatározása – mindez lehetséges az IDEA StatiCa-val, ahol más programok beprogramozott feltételezéseket alkalmaznak, mint például szimmetrikus elrendezések, egyszerű részenkénti elemzés a különböző részek közötti kölcsönhatás nélkül stb.
*Projekt-hozzárendelési frissítés
Ez a projekt eredetileg akkor készült el, amikor Jason McCool, PE, a Robbins Engineering Consultants (REC) alkalmazásában állt, amely 2024-ben megszüntette működését. A munkát most a szerző jelenlegi cégének, a Cool Country Engineering-nek tulajdonítják, elismerve az REC-et mint azt az eredeti szervezetet, amelynek keretében a projektet elvégezték.
