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 tengerszint feletti magasságú repülőtéren, ahol hurrikán erejű szélsebességek fordulnak elő.
Ennek az egyedi projektnek a legkiemelkedőbb eleme a 132 lábas szabad nyílású ívelt rácsostartó volt, amely a repülőgépek számára kialakított 40 láb magas előtetőt tartja.
Szerkezet és tervezés
Az előtetőt olyan szerkezetként tervezték, amely alá a repülőgépek behúzódhatnak az utasok be- és kiszállásához. Ez a szerkezettípus azonban nagy felületet képvisel, és főként szélterhelésnek van kitéve.
A tervezőcsapat több lehetőséget is megvizsgált, mielőtt az összetett rácsolt oszlopokra támaszkodó ívelt rácsostartók mellett döntött (1. ábra). Minden egyes 4 összetett oszlopot ikres W24x192 szelvényű oszlopok alkotnak, amelyek 4 láb távolságra vannak egymástól, köztük kerek rúd X-merevítéssel és W8 nyomott rudakkal. Az ívelt rácsostartók 6 láb mélyek, WT12x88 övekkel és kettős szögacél rácsrudakkal.
1. ábra. A repülőgép-előtető RAM Elements modellje.
A 132 lábas szabad nyílásban egy terepi csavaros toldás található a nyílás közepe közelében. Minden tartó mindkét végét a W24 oszlop belső övéhez csavaros homloklemez-nyomatéki kapcsolatokkal rögzítik (2. ábra). A 10 és 20 lábas konzol rácsostartó szakaszokat hasonlóan az oszlopok külső öveihez csatlakoztatják. A tartópárok között elhelyezett függőleges X-merevítés, valamint a felső és alsó övek síkjaiban alkalmazott szögacél rácsozás térbeli rácsostartót alkot az összetett oszloppárok között. Ez hozza létre a nyomatéki keretet a hosszirányban. Minden rácsolt oszloppár a merőleges tengelyen konzolosan kinyúló függőleges rácsostartóként működik. Betonkötő gerendák kötik össze az oszlopokat hosszirányban, hogy ellenálljanak az ívek gravitációs terhelés alatti vízszintes tolóerejének.
2. ábra. Az IDEA StatiCa-ban elemzett, homloklemezekkel a W24 oszlophoz csatlakoztatott WT rácsostartó öv kapcsolata.
Connection. A konzol az oszloptól balra, a visszafogó nyílás jobbra.
Jason McCool által írt teljes cikk elérhető a STRUCTURE Magazine weboldalán.
Az IDEA StatiCa alkalmazás használata
Jason McCool, tervező mérnök, Robbins Engineering, PLLC:
Az általunk korábban használt elsődleges kapcsolattervező szoftver nem tudta ellenőrizni a WT szelvényű gerendatoldást. Mivel WT12x88 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 homloklemezekkel és átlapolt nyírólemezes megoldással egyaránt, és iterálva eljutottam a végső, optimalizált megoldáshoz – kettős nyírású átlapolt lemezekhez –, miközben még a globális analízis modellt is fejlesztettem. Sajnos nem volt BIM-kapcsolat az általunk használt globális modellező szoftverhez, így nem tudtam kihasználni azokat a funkciókat a geometria és a terhelésinformációk átviteléhez, de már az is nagy segítség volt, hogy gyorsan fel lehetett tárni a nem szokványos megoldásokat és szükség szerint módosítani azokat.
A WT öveknek az oszlopokhoz csatlakozó homloklemez-nyomatéki kapcsolata szintén kritikus elem volt számunkra, amelyet más szoftver nem tudott elemezni. A StatiCa lehetővé tette, hogy magabiztosan elhagyjam a felesleges merevítőket, és több anyagot helyezzek oda, ahol a leghasznosabb. A hegesztések méretezése elvégezhető volt azzal a tudattal, hogy a hegesztésekben fellépő nem egyenletes feszültségeloszlást közvetlenül figyelembe vettük, nem pedig az egyenletesség szokásos feltételezésével vagy önkényes növelési tényezők alkalmazásával, amelyek a lehetséges feszültségkoncentrációkat próbálják lefedni.
Ez a példa egy nyitott gerincsávú acél rácsostartóról, amely egy oszlop merevítőlemezén támaszkodik, szintén olyan eset, ahol más szoftverek elmaradnak. A szokásos feltételezés az, hogy a merevítőlemez csak a gerenda övereiben keletkező húzó- vagy nyomóerőnek van kitéve, amelyek a szerkezet elmozdulása során az oszlopba adódnak át. Az IDEA StatiCa azonban lehetővé teszi a kölcsönhatási hatások figyelembevételét, mint például a síkbeli nyomás és a síkon kívüli hajlítás együttes hatása ebben az esetben, vagy egy másik gyakori eset: a 4 irányú nyomatéki kapcsolatok, amelyek a kéttengelyű húzásnak kitett folytonossági lemezeket terhelik.
Az alábbiakban egy szélmerevítő kapcsolat látható egy viszonylag kis W-oszlophoz az FBO (Fixed Base Operator) épületrészen. A merevítő terhelése szél, nem szeizmikus, és ennél a csomópontnál viszonylag kis értékű. Ez azonban egy olyan kapcsolatkonfiguráció, 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 megközelítés érdekében, az IDEA StatiCa Connection egyszerű ellenőrzést tesz lehetővé arra vonatkozóan, hogy a javasolt kapcsolat több mint megfelelő.
Az eredmény egy nagyon tiszta csomópont, amelyet a felesleges oszlopmerevítő lemezek nélkül könnyebb is gyártani. Később a kapcsolat egy másik lehetséges alkalmazása merült fel az épület egy másik részén, egy kissé nehezebb oszlopnál, de ezúttal 5-szörös merevítő terheléssel. Az első esetből sablont készítettem, 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 szinten indul, mint amit a többiek valaha is elérhetnek, mivel képes az alapvető komponensekből összetett konfigurációkba épített csomópontokat kezelni, amelyeket a programozó előre nem tudott volna anticipálni. A CBFEM által alátámasztott számításokkal sokkal kevésbé vagyok korlátozva ahhoz, amit egy programozó előre el tudott képzelni. Aszimmetrikus szelvények és csavarképek, merevítők összetett elrendezései, a „hiányzó" komponensekkel rendelkező megvalósult 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-hozzárendelés frissítése
Ezt a projektet eredetileg Jason McCool, PE végezte el, amikor 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.
