Dimensionamento de ancoragem de reservatórios esféricos de aço, Canadá
O Odan Detech Group Inc., sediado em Ontário, Canadá, utiliza o IDEA StatiCa desde o início de 2016, sendo um dos nossos primeiros clientes na América do Norte a reconhecer esta nova e inovadora tecnologia que o software oferece aos engenheiros estruturais.
Desde então, têm utilizado o IDEA StatiCa de forma extensiva e, neste caso de estudo, apresentam um projeto em que estiveram envolvidos: Análise de tensões e dimensionamento de uma esfera de armazenamento genérica de propano/butano numa zona de elevada sismicidade. Esta análise e dimensionamento permitiriam determinar se o sistema de suporte estrutural contemplado seria adequado para as ações de cálculo genéricas, possibilitando uma melhor orçamentação dos projetos.
Este modelo 3D da estrutura principal foi elaborado com um software de análise por elementos finitos de terceiros
Sobre o projeto
Conforme descrito pelo Sr. John Krpan, Presidente do Odan Detech Group Inc.
Enquadramento
- As informações de dimensionamento da esfera de armazenamento foram fornecidas ao Odan Detech.
- O Odan Detech definiu um procedimento de dimensionamento geral.
- O Odan Detech utilizou programas gerais de análise por elementos finitos para analisar e dimensionar a estrutura geral, e o IDEA StatiCa Connection para dimensionar a ancoragem.
Análise por Método dos Elementos Finitos da estrutura esférica
- Cálculo da frequência fundamental da estrutura cúpula/suporte vazia. Este cálculo foi realizado com recurso a um modelo de elementos finitos. Foram utilizados dois códigos de elementos finitos independentes.
- Cálculo da frequência fundamental da estrutura cúpula/suporte cheia de líquido. Este cálculo foi realizado com recurso a um modelo de elementos finitos. Foram utilizados dois códigos de elementos finitos independentes.
- Um relatório sumário apresentando o modelo estrutural, o modo de vibração e o resumo das conclusões com base nos dois códigos de elementos finitos independentes.
- Dimensionamento de um sistema de ancoragem genérico.
Verificação normativa do sistema de suporte da cúpula
- Análise com peso próprio, sobrecarga, ação do vento e ação sísmica. Combinações de ações de acordo com o AISC ASD. Ação sísmica de acordo com o UBC (Uniform Building Code).
- Verificação normativa segundo o AISC ASD. Avaliação da encurvadura de Euler para a estrutura no seu conjunto.
- Dimensionamento da chaveta de corte na base do pilar.
- Um relatório sumário apresentando os resultados do dimensionamento.
Dimensionamento da ancoragem
"Utilizando o IDEA Connection, que emprega o CBFEM (Modelo de Elementos Finitos Baseado em Componentes), conseguimos modelar muitos componentes e geometrias diferentes, sabendo que é garantida uma utilização eficiente do material. A junta de ancoragem poderia ter sido modelada nos programas tradicionais de análise por elementos finitos; no entanto, mesmo com os melhores modeladores, a tarefa é enorme. O IDEA StatiCa foi especificamente concebido para juntas de aço. A alteração de enrijecedores, componentes de elementos, soldaduras e parafusos é uma operação de rotina no IDEA."
O método CBFEM procura criar o modelo com precisão. As chapas/paredes de análise não estão interligadas entre si, não sendo geradas interseções entre elas, ao contrário dos métodos utilizados na modelação de estruturas e edifícios. A malha de elementos finitos é gerada em cada chapa individualmente, de forma independente da malha das restantes chapas. As soldaduras são modeladas como restrições especiais de interpolação de forças sem massa, que asseguram a ligação entre a aresta de uma chapa e a superfície/aresta da outra chapa. O modelo único de parafusos proporciona excelentes resultados – tanto do ponto de vista da precisão como da velocidade de análise. O método é protegido por patente. A placa de base de aço é colocada livremente sobre a fundação de betão. Trata-se de um elemento de contacto no modelo de análise – a ligação resiste totalmente à compressão, mas não resiste à tração.
Utilização do IDEA StatiCa
Colocámos a John Krpan algumas questões sobre a sua experiência na utilização do IDEA StatiCa, e estas foram as respostas:
Como lidava com ligações semelhantes no passado?
"No passado, criávamos modelos de elementos finitos com o Nastran e realizávamos a análise de tensões. Para ligações mais simples, utilizávamos folhas de cálculo ou um programa chamado LIMCON."
Consegue estimar o tempo que poupou?
"Com o IDEA StatiCa poupámos pelo menos ¼ do tempo, assumindo que se acerta à primeira. O LIMCON estava limitado a ligações simples e não conseguia resolver uma ligação complexa como esta ancoragem."
Considera que a utilização do IDEA StatiCa proporciona um dimensionamento mais económico?
"Com certeza que obtemos um dimensionamento mais económico. Com base na nossa experiência em análise por elementos finitos, as tensões são visualizadas graficamente. Os efeitos de um enrijecedor são evidentes. O IDEA StatiCa torna o fluxo de trabalho mais eficiente e acrescenta a mais-valia das verificações normativas!"
Se pudesse escolher apenas uma, qual seria a maior vantagem do IDEA StatiCa?
"Simples, visual e o poder da análise por elementos finitos. A maior vantagem é a facilidade de utilização. Existem outros programas semelhantes, mas nenhum como o IDEA. É por isso que escolhemos o IDEA StatiCa."
