Progettazione dell'ancoraggio di serbatoi sferici in acciaio, Canada
Il Gruppo Odan Detech Inc., con sede in Ontario, Canada, utilizza IDEA StatiCa dall'inizio del 2016, essendo uno dei nostri primi clienti in Nord America ad aver riconosciuto questa entusiasmante nuova tecnologia che il software offre agli ingegneri strutturali.
Da allora, hanno utilizzato IDEA StatiCa in modo estensivo e, in questo caso di studio, presentano un progetto a cui hanno partecipato: Analisi delle tensioni e progettazione di una sfera generica di stoccaggio propano/butano in un'area ad alta sismicità. Questa analisi e progettazione avrebbe determinato se il sistema di supporto strutturale previsto sarebbe adeguato per i carichi di progetto generici, consentendo una migliore pianificazione del budget dei progetti.
Questo modello 3D della struttura principale è stato realizzato con un software FEA generale di terze parti
Il progetto
Come descritto dal Sig. John Krpan, Presidente di Odan Detech Group Inc.
Alcune informazioni di contesto
- Le informazioni di progetto relative alla sfera di stoccaggio sono state fornite a Odan Detech.
- Una procedura di progettazione generale è stata delineata da Odan Detech.
- Odan Detech ha utilizzato programmi FEA generali per analizzare e progettare la struttura generale e IDEA StatiCa Connection per progettare l'ancoraggio.
Analisi agli Elementi Finiti della struttura sferica
- Calcolo della frequenza fondamentale della struttura cupola/supporto a vuoto. Questo è stato eseguito utilizzando un modello a elementi finiti. Sono stati utilizzati due codici di elementi finiti indipendenti.
- Calcolo della frequenza fondamentale della struttura cupola/supporto riempita di liquido. Questo è stato eseguito utilizzando un modello a elementi finiti. Sono stati utilizzati due codici di elementi finiti indipendenti.
- Una breve relazione che mostra il modello strutturale, il modo di vibrazione e il riepilogo dei risultati basati sui due codici di elementi finiti indipendenti.
- Progettazione di un sistema di ancoraggio generico.
Verifica normativa del sistema di supporto della cupola
- Analisi con carico permanente, carico variabile, carico del vento e carico sismico. Combinazioni di carico secondo AISC ASD. Carico sismico secondo UBC (Uniform Building Code).
- Verifica normativa secondo AISC ASD. Valutazione dell'instabilità di Eulero per la struttura nel suo insieme.
- Progettazione della chiavetta a taglio alla base della colonna.
- Una breve relazione che mostra i risultati della progettazione.
Progettazione dell'ancoraggio
"Utilizzando IDEA Connection, che si avvale del metodo CBFEM (Component Based Finite Element Model), siamo stati in grado di modellare molti componenti e geometrie diversi, sapendo che è garantito un uso efficiente del materiale. Il giunto di ancoraggio avrebbe potuto essere modellato nei tradizionali programmi FEA, tuttavia anche con i migliori modellatori il lavoro è enorme. IDEA StatiCa è specificamente progettato per i giunti in acciaio. La modifica di irrigidimenti, componenti degli elementi, saldature e bulloni è di routine in IDEA."
Il metodo CBFEM cerca di creare il modello con precisione. Le piastre/pareti di analisi non sono interconnesse, non vengono generate intersezioni tra di esse, a differenza dei metodi utilizzati nella modellazione di strutture ed edifici. La rete di elementi finiti viene generata su ciascuna piastra individuale indipendentemente dalla rete delle altre piastre. Le saldature sono modellate come vincoli speciali di interpolazione delle forze privi di massa, che garantiscono il collegamento tra il bordo di una piastra e la superficie/bordo dell'altra piastra. Il modello unico dei bulloni fornisce risultati eccellenti – sia dal punto di vista della precisione che della velocità di analisi. Il metodo è protetto da brevetto. La piastra di base in acciaio è posizionata liberamente sulla fondazione in calcestruzzo. È un elemento di contatto nel modello di analisi – il collegamento resiste pienamente alla compressione ma non resiste alla trazione.
Utilizzo di IDEA StatiCa
Abbiamo posto a John Krpan alcune domande sulla sua esperienza nell'utilizzo di IDEA StatiCa, e di seguito sono riportate le risposte:
Come gestiva in passato collegamenti simili?
"In passato, creavamo modelli FEA con Nastran ed eseguivamo l'analisi delle tensioni. Per i collegamenti più semplici, utilizzavamo fogli di calcolo o un programma chiamato LIMCON."
Riesce a stimare il risparmio di tempo ottenuto?
"Utilizzando IDEA StatiCa abbiamo risparmiato almeno ¼ del tempo, supponendo di aver ottenuto il risultato corretto al primo tentativo. LIMCON era limitato a collegamenti semplici e non riusciva a risolvere un collegamento complicato come questo ancoraggio."
Ritiene che l'utilizzo di IDEA StatiCa fornisca una progettazione più economica?
"Sicuramente otteniamo una progettazione più economica. Sulla base della nostra esperienza FEA, si vedono le tensioni visivamente. Gli effetti di un irrigidimento sono evidenti. IDEA StatiCa rende il processo di lavoro più efficiente e aggiunge il vantaggio delle verifiche normative!"
Se potesse sceglierne solo uno, qual è il maggiore vantaggio di IDEA StatiCa?
"Semplicità, visualizzazione e la potenza del metodo FEA. Il vantaggio principale è la facilità d'uso. Esistono altri programmi simili, ma nessuno come IDEA. Ecco perché abbiamo scelto IDEA StatiCa."
