Serbatoi d'acqua sezionali in acciaio stampato Braithwaite
Nella costruzione di serbatoi sezionali in acciaio stampato, viene utilizzata una varietà di collegamenti e, in questo breve caso studio scritto da Dale Price, ingegnere strutturale presso Structural Science Ltd., viene discusso il collegamento di tirante che supporta le pressioni idrostatiche orizzontali dell'acqua esercitate sulle pareti del serbatoio.
Informazioni sul collegamento testato
Come si può vedere nella Figura 1, il collegamento di tirante imbullonato in acciaio o le squadrette consistono in una sottile piastra di base con una piastra d'anima saldata che collega il tirante angolare tra la base e le pareti o gli angoli delle pareti del serbatoio e può essere soggetto a una forza di trazione di progetto di 75 kN nei casi normali.
Storicamente, la progettazione viene normalmente eseguita mediante calcoli manuali e la verifica dei collegamenti è stata confermata preparando costose prove di laboratorio in scala reale dei componenti e realizzando mock-up in scala reale dei serbatoi in sito.
L'immagine seguente mostra recenti prove in scala reale di un serbatoio in cui un tirante è collegato a estensimetri che monitorano continuamente il carico sui tiranti del serbatoio durante il riempimento d'acqua e le prove statiche di lunga durata.
In laboratorio, l'immagine successiva mostra il collegamento di tirante sottoposto a prove di collaudo secondo i requisiti normativi (e naturalmente altre prove di resistenza e rottura non mostrate qui).
Il collegamento di tirante è stato analizzato con IDEA StatiCa Connection e le schermate seguenti riassumono la procedura:
La disposizione generale del collegamento con bulloni e saldature con un carico assiale di progetto di 75 kN sui tiranti, i diagrammi delle tensioni equivalenti che indicano le zone dei componenti maggiormente sollecitati e un'indicazione delle deformazioni plastiche sviluppate sulla piastra di base.
Naturalmente, oltre ai puri risultati di analisi, cosa più importante, IDEA StatiCa Connection fornisce le verifiche normative EN/AISC globali per tutti gli elementi, come mostrato nelle due immagini successive, fornendo risultati molto chiari di Verifica superata/non superata.
In conclusione, il comportamento del collegamento e la correlazione dei carichi tra le prove in scala reale/di laboratorio e il software CBFEM sono risultati molto buoni e, pertanto, il programma di prove in scala reale ha confermato la validità e l'accuratezza del software IDEA StatiCa per la progettazione dei collegamenti. In generale, i futuri progetti di collegamenti personalizzati potranno ora essere realizzati rapidamente utilizzando questo software senza dover implementare e pianificare costosi e lunghi programmi di prove. Il software è attualmente utilizzato per razionalizzare e sviluppare migliori soluzioni di collegamento con vantaggi in termini di costi e processi produttivi. Altri collegamenti personalizzati complessi relativi alla progettazione del serbatoio sono ora in fase di studio utilizzando il software IDEA StatiCa Connection.
La rappresentazione della forma deformata aiuta l'ingegnere a comprendere meglio il comportamento del collegamento
In sintesi, alcuni dei principali vantaggi dell'utilizzo di IDEA StatiCa sono:
- Ridurre il tempo dedicato alla progettazione ripetitiva dei collegamenti alla scrivania.
- La possibilità di modellare tutti i componenti del collegamento in un unico progetto, ovvero saldature, bulloni, piastre e sezioni in un unico assemblaggio, e di comprendere meglio l'interazione tra i singoli componenti rispetto alla scomposizione del collegamento nei suoi elementi progettuali individuali.
- Investigare, sviluppare e ricercare continuamente collegamenti personalizzati vecchi e nuovi senza pianificare lunghi e costosi programmi di prove in scala reale per verificare i progetti dei collegamenti.
- Migliorare i collegamenti esistenti razionalizzando le dimensioni delle piastre o delle sezioni, variare le configurazioni per ridurre i costi di produzione e verificare le forze di progetto aumentate rispetto alla progettazione normale, ad esempio le forze sismiche applicate alle pareti del serbatoio.
- Le prove in scala reale hanno fornito fiducia nell'implementazione della progettazione di tali collegamenti mediante elementi finiti e in particolare il software IDEA StatiCa Connection, basato sul nuovo metodo CBFEM.
- Scegliere soluzioni progettuali con diversi standard di collegamento nazionali aggiornati.
Braithwaite Engineers
United Kingdom