Proiectarea Structurală și Proiectarea Îmbinărilor pentru 74 de Silozuri de Materiale Reciclabile sub Încărcări Extreme
În centrul proiectului se aflau 74 de silozuri noi pentru materiale reciclabile, cu înălțimi structurale de până la 35 m. Instalația a fost completată cu poduri de conducte, platforme de întreținere, pasarele și turnuri de scări de evacuare. Cu aproximativ 800 t de oțel instalat, proiectul s-a dezvoltat într-unul dintre cele mai solicitante proiecte industriale realizate de companie. Combinația dintre încărcări verticale mari, detalii complexe de îmbinare și cerințe seismice sporite a necesitat o planificare digitală precisă, precum și verificări structurale transparente și verificabile.
Prezentare generală a proiectului
Noua instalație de silozuri a fost concepută ca o componentă centrală a extinderii fabricii. Aceasta servește la depozitarea unor cantități mari de materiale reciclabile pentru prelucrare industrială. Instalația cuprinde mai multe grupuri de silozuri de dimensiuni diferite, interconectate printr-un sistem complex de conducte, pasarele de întreținere și structuri metalice.
Gama geometrică a silozurilor a fost excepțională. Diametrele variază între 2,5 m și 4,5 m, iar volumele de depozitare variază între 125 m³ și 400 m³. În condiții de umplere, fiecare siloz individual atinge o greutate operațională de până la 350 t. În plus, podurile de conducte, platformele și sistemele de scări de evacuare au trebuit să fie integrate în sistemul structural global pentru a asigura funcționarea în siguranță, accesul pentru întreținere și căile de evacuare la înălțimi de până la 35 m.
Provocări de inginerie
O provocare cheie a apărut încă din faza de proiectare conceptuală a infrastructurilor silozurilor. Containerele, cu înălțimi de până la 35 m, sunt sprijinite pe grinzi inelare circulare, prin care încărcările verticale mari trebuie transmise uniform în infrastructura metalică. Chiar și deviații geometrice minore pot genera excentricități nedorite și tensiuni suplimentare în mantaua silozului.
Pentru a reduce aceste riscuri, componentele structurale esențiale au fost preasamblate în atelierele de fabricație ale Stahlbau Süssen. Această verificare a potrivirii și controlul calității au asigurat că grinzile inelare, elementele de platformă și detaliile de îmbinare au putut fi montate pe șantier cu precizie ridicată.
O complexitate suplimentară a rezultat din interacțiunea diverselor componente structurale. Stâlpii principali, grinzile inelare, sistemele de contravântuire, podurile de conducte și platformele au trebuit să fie coordonate în cadrul unui sistem structural global tridimensional. În același timp, au trebuit luate în considerare acțiuni semnificative din greutate proprie, încărcări utile, condiții operaționale și efecte dinamice.
Proiectare seismică sub acțiuni mari
O provocare deosebită a rezultat din amplasarea proiectului în Rheinfelden, în cadrul Grabei Rinului Superior. Amplasamentul se află într-o regiune cu activitate seismică sporită. În combinație cu înălțimile structurale considerabile și masele mari în mișcare, aceasta generează acțiuni orizontale semnificative și forțe interioare corespunzător ridicate.
Întreaga structură a fost modelată în Dlubal RSTAB. Modelul global detaliat a permis determinarea precisă a reacțiunilor de reazem și a forțelor interioare pentru proiectarea ulterioară. Cu toate acestea, nodurile puternic solicitate, precum și îmbinările masive de la bază au necesitat o analiză avansată, dincolo de metodele convenționale simplificate de verificare (Figurile 5a, 5b).
Procedurile convenționale de verificare ar fi generat un efort manual considerabil datorită numărului mare de îmbinări și complexității combinațiilor de încărcări. În același timp, exista riscul ca ipotezele excesiv de simplificate să conducă la structuri inutil de grele.
Soluție utilizând IDEA StatiCa
Pentru verificarea îmbinărilor determinante, echipa a utilizat IDEA StatiCa Connection în combinație cu IDEA StatiCa Checkbot. Datorită interfeței directe cu RSTAB, forțele interioare calculate au putut fi transferate la proiectarea îmbinărilor fără pași intermediari manuali.
Aceasta a permis un flux de lucru digital continuu între modelul structural global și proiectarea detaliată. Inginerii au putut astfel să analizeze nodurile puternic solicitate și să evalueze distribuțiile de tensiuni, precum și deformațiile plastice, într-un mod transparent și fiabil.
În special pentru plăcile de bază și îmbinările stâlpilor principali, tehnologia CBFEM a oferit informații valoroase despre comportamentul portant al zonelor de îmbinare. Vârfurile locale de tensiune au fost identificate și reduse prin măsuri specifice, cum ar fi adăugarea de elemente de rigidizare. În același timp, s-a verificat că toate îmbinările satisfac nivelurile de siguranță necesare chiar și în condiții de încărcare excepționale.
Rezultate
Prin combinarea modelării globale în RSTAB cu proiectarea îmbinărilor în IDEA StatiCa, Stahlbau Süssen a putut efectua proiectarea structurală preliminară și detaliată pentru cele 74 de silozuri și structurile auxiliare asociate în mod eficient și transparent.
Consistența digitală dintre analiza structurală globală și proiectarea locală a îmbinărilor a redus semnificativ efortul manual și a minimizat potențialele erori de transfer. În același timp, analiza detaliată a nodurilor a permis optimizarea țintită a structurii fără a compromite marjele de siguranță necesare.
Rezultatul este o structură metalică de înaltă performanță cu o greutate totală de aproximativ 800 t, care satisface atât acțiunile operaționale excepționale, cât și cerințele seismice sporite de la amplasament. Integrarea strânsă a proiectării structurale, a detaliilor și a fabricației a permis realizarea în siguranță a unuia dintre cele mai mari proiecte de silozuri din portofoliul companiei.
Despre inginerul structurist
Bilal Al Dukhan este inginer civil și inginer structurist la Stahlbau Süssen GmbH. În cadrul proiectului, a fost responsabil pentru părți esențiale ale proiectării structurale preliminare și detaliate, precum și pentru proiectarea îmbinărilor metalice. Domeniul său de interes se concentrează pe soluții economice și practice pentru structuri complexe în construcții industriale și metalice.
Încercați IDEA StatiCa gratuit
