Szállítószalag tartószerkezete, Németország
A Monath egy közepes méretű mérnöki iroda, amely a szerkezeti mérnöki tevékenység minden területén aktív. Acélszerkezeti projektjeikben munkájuk nagy része ipari és raktárszerkezetekre irányul. Ugyanakkor a komplex szerkezeti rendszerekkel rendelkező kisebb acélszerkezeti projektek szintén kihívást jelentenek.
Motiváció
Gyakran nem szabványos kapcsolatokkal (topológia, keresztmetszetek) kell dolgoznunk, és alapos szabványellenőrzést kell elvégeznünk. Korábban az alapvető kapcsolattervező programokra vagy kézi számításokra voltunk korlátozva. Ez korlátozta a tervezés megfelelő értékelésének lehetőségét.
A legnagyobb problémák a többtengelyű terhelésnek kitett kapcsolatoknál merülnek fel, ahol 3D-s szimulációra van szükség. Itt éri el a határait az alapvető kapcsolattervező szoftver, mivel csak kétdimenziós modellezés lehetséges. Egy másik problémás terület a nagyon összetett topológiájú csomópontok. A kapcsolattervezéshez korábban használt szoftverünk előre meghatározott kapcsolattípusokra (gerendatopológia, profilok, keresztmetszetek, merevítőlemezek) volt korlátozva.
Mivel ezek a problémák mindennapi mérnöki gyakorlatunkban előfordulnak, úgy döntöttünk, hogy az IDEA StatiCa Connection programmal dolgozunk.
Előnyök
Az IDEA StatiCa Connection nagyon egyszerű és áttekinthető munkakörnyezettel rendelkezik. Rövid idő alatt megismerhető a program, és a munka gyorsan elvégezhető.
A Monath-nál használt CAE szoftver a SCIA Engineer. Az IDEA StatiCa Connection rendelkezik egy BIM interfésszel, amely képes importálni a kiválasztott csomópontokat (kapcsolatokat) a SCIA Engineerből (beleértve a keresztmetszeti paramétereket és belső erőket). Ez az interfész nagyon jól működik. Minden fontos érték (geometria és terhelések) gyorsan és megbízhatóan kerül átvitelre, megtakarítva a további adatbevitelt, időt és erőfeszítést. Természetesen a geometria és a terhelések külön bevitele is lehetséges, így az egyedi ellenőrzések más programoktól függetlenül is elvégezhetők.
További előny a tervezési lehetőségek sokfélesége. A csomópont a projekt sajátosságainak megfelelően alakítható, és így egy nagyon realisztikus modell jeleníthető meg. Számos gyártási művelet áll rendelkezésre, például homloklemezzel, csatlakozólemezekkel, szögvassal és sok mással kialakított kapcsolatok. A legnagyobb előny, hogy egy csomópont több különböző kapcsolattípussal modellezhető és azonnal 3D-ben megjeleníthető. Ez lehetővé teszi szinte bármilyen kapcsolat tervezését és ellenőrzését, függetlenül attól, hogy mennyire egyedi.
Sok szerkezetben többtengelyű erők hatnak a kapcsolatokra. A legtöbb programban azonban csak 2D-s számítás lehetséges. Így a kapcsolatot munkaintenzíven csak kézi úton lehet értékelni – és a többtengelyű hatásokat egyszerűen figyelmen kívül hagyják. Az IDEA StatiCa Connection lehetővé teszi az erők bevitelét mind a kapcsolati résznél, mind a csatlakoztatott elemnél. Ez azt jelenti, hogy realisztikus leképezés lehetséges, és az eredmények pontosabbak, mint a hagyományos számítási programokkal. Ez lehetővé teszi az összes kapcsolati tulajdonság (lemezek vagy hegesztések vastagsága stb.) példátlan optimalizálását.
Az Eurocode 3 szerinti kapcsolatellenőrzéseket alkalmazzuk, amelyek azonnal megjelennek. Emellett belső feszültségeket és erőket, helyi kihajlási eredményeket és merevségelemzést is kapunk (mindez egy automatikusan létrehozott végeselem-modellen alapul).
Hátrányok
Az IDEA StatiCa Connection számos előnye mellett néhány hátrányt is észleltünk.
A több teherkombinációra való felosztás miatt a számítás némi időt vehet igénybe (összetett kapcsolatoknál akár több percet is). Ez különösen akkor szembetűnő, ha a tervezett kapcsolatok csuklósak, mivel ebben az esetben sok iterációs lépést kell elvégezni. A csuklós kapcsolatok tervezése általában véleményünk szerint valamivel tapasztaltabb felhasználót igényel. A kimeneti eredményekben is látunk fejlesztési lehetőséget. Például a lemezek, hegesztések vagy csavarok helyzete nehezebben felismerhető néhány hiányzó méret miatt.
Példák
Az IDEA StatiCa Connection alkalmazási területeinek bemutatása érdekében az alábbiakban két példát mutatunk be és magyarázunk el projektjeinkből.
1. példa: Óriásplakát-szerkezet
Az első bemutatott projekt egy óriásplakát-szerkezet. A feladat itt, az üreges profilok különböző kapcsolatain túl, az alapozás lehorgonyzásának szabványellenőrzése volt.
A szélterhelések nyomatékai és nyíróerői két irányban hatottak a szerkezetre. Az alapozás ezért összetett kapcsolatot jelentett, tekintettel arra, hogy más programok nem veszik figyelembe az X vagy Y tengely körüli nyomatékokat. A SCIA Engineer CAE szoftver BIM-kapcsolatát használva a keresztmetszeti paramétereket, valamint a csomóponti belső erőket átadták az IDEA StatiCa Connection programnak. Ezt követően a lehorgonyzás, beleértve a hegesztéseket is, modellezhető és ellenőrizhető volt, ahogy az alábbiakban látható.
Egy másik probléma ebben a projektben a főtartók oszlophoz való csatlakozása volt. Hagyományos számítási programok használatával egy ilyen szerkezeti rendszert kétdimenziós problémává kellett egyszerűsíteni.
Miután a csomópontot mind a négy főtartóval megtervezték az IDEA StatiCa Connection segítségével, kiderült, hogy a támasz lemeze nagy feszültségeknek van kitéve. Ezért a rendszert a HEA profilok feletti és alatti bordákkal merevítették, ahogy az alábbiakban látható, és a kapcsolat pontosabban kialakítható volt.
2. példa: Szállítószalag tartószerkezete
Ebben a projektben egy tartószerkezetet terveztek és ellenőriztek. Ennek eredményeként több csomópont keletkezett, amelyeken különböző profilok csuklós és merev csomópontjait csavart és hegesztett kötésekkel alkalmazták. Az alábbiakban bemutatott kapcsolatban két gerendát csatlakoztattak egymáshoz, és emellett az oszlophoz, amelyen nyugszanak.
A csomóponttal kapcsolatos probléma a három profil csatlakoztatása, az összes szerkezeti elemben keletkező erők, valamint a merevítők és bordák hozzáadása volt. Ezért a csomópont ellenőrzése viszonylag bonyolult, és végeselem-módszer nélkül nem teljesen reprodukálható.
Az IDEA StatiCa Connection segítségével a csomópont a tervek szerint modellezhető és ellenőrizhető volt. Az alábbiakban a gyártó által elkészített kapcsolat képei láthatók.
Összefoglalás
Az IDEA StatiCa Connection segítségével lehetséges mind az egyszerű, mind az összetett acél kapcsolatok ellenőrzése végeselem-módszerekkel. A kapcsolatellenőrzések a nagy rugalmasság miatt szinte korlátlanok. A kapcsolat geometriájának és terheléseinek bevitele egyszerű a legtöbb általános végeselem-programhoz képest, és minden bevitel egyértelműen megjelenik a kapcsolat 3D nézetében. A kapcsolat kiszámítása után a DIN EN 1993 szerinti ellenőrzések elvégezhetők a feszültségek, alakváltozások és kihasználtság mellett.
Mivel vállalatunk a SCIA Engineert használja CAE programként, az IDEA StatiCa Connection kiváló kiegészítő modul az acélszerkezeti építéshez. Kiválóan egészíti ki a SCIA globális modellt, mivel a BIM funkciók gyors csomópontátvitelt biztosítanak az IDEA StatiCa Connection programba. A szoftver egyszerű és áttekinthető felhasználói felületének köszönhetően az IDEA StatiCa Connection megismerése ésszerű erőfeszítéssel elérhető, és gyors eredmények érhetők el.
