Structura de susținere a unei benzi transportoare, Germania
Monath este o companie de inginerie de dimensiuni medii, activă în toate domeniile ingineriei structurale. În proiectele de oțel, cea mai mare parte a activității lor se desfășoară în structuri industriale și de depozitare. Cu toate acestea, proiectele mai mici de construcții metalice cu sisteme structurale complexe reprezintă, de asemenea, o provocare.
Motivație
Adesea, trebuie să lucrăm cu îmbinări nestandard (topologie, secțiuni transversale) și să efectuăm o verificare conform codului riguroasă. În trecut, eram limitați la programe de bază pentru proiectarea îmbinărilor sau la calcule manuale. Aceasta ne limita capacitatea de a evalua corespunzător proiectul.
Cele mai mari probleme apar la îmbinările expuse la încărcări multiaxiale, unde simularea în 3D este necesară. Aici este locul unde software-ul de bază pentru proiectarea îmbinărilor ajunge la limitele sale, deoarece este posibilă doar modelarea bidimensională. Un alt domeniu problematic îl reprezintă rosturile cu topologii foarte complexe. Software-ul nostru anterior pentru proiectarea îmbinărilor era limitat la tipuri predeterminate de îmbinări (topologia grinzilor, profile, secțiuni transversale, plăci de rigidizare).
Deoarece aceste probleme apar în practica noastră zilnică de inginerie, am decis să lucrăm cu IDEA StatiCa Connection.
Avantaje
IDEA StatiCa Connection are o interfață de lucru foarte simplă și clară. Într-un timp scurt, vă familiarizați cu programul și vă finalizați rapid lucrările.
Software-ul CAE utilizat la Monath este SCIA Engineer. IDEA StatiCa Connection dispune de o interfață BIM care poate importa noduri selectate (îmbinări) din SCIA Engineer (inclusiv parametrii secțiunii transversale și forțele interioare). Această interfață funcționează foarte bine. Toate valorile importante (geometrie și încărcări) sunt transmise rapid și fiabil, eliminând introducerea suplimentară de date, timp și efort. Desigur, o introducere separată a geometriei și a încărcărilor este posibilă, astfel încât verificările individuale pot fi efectuate independent de alte programe.
Un alt avantaj îl reprezintă varietatea opțiunilor de proiectare. Este posibil să adaptați rostul în funcție de specificul proiectului și astfel să vizualizați un model foarte realist. Există numeroase operații de fabricație disponibile, cum ar fi îmbinări cu plăci de capăt, plăci de îmbinare, plăci unghiulare și multe altele. Cel mai mare avantaj este că un nod cu mai multe tipuri diferite de îmbinări poate fi modelat și afișat imediat în 3D. Aceasta permite proiectarea și verificarea aproape oricărei îmbinări, indiferent cât de unică este.
În multe structuri, forțe multiaxiale acționează asupra îmbinărilor. În majoritatea programelor, însă, este posibil doar un calcul 2D. Astfel, îmbinarea trebuie evaluată laborios doar manual - iar influențele multiaxiale sunt pur și simplu neglijate. IDEA StatiCa Connection permite introducerea forțelor atât la nivelul elementului de îmbinare, cât și al elementului conectat. Aceasta înseamnă că o modelare realistă este posibilă, iar rezultatele sunt mai precise decât în cazul programelor de calcul convenționale. Aceasta permite o optimizare fără precedent a tuturor proprietăților îmbinării (grosimea plăcilor sau a sudurilor etc.).
Utilizăm verificările îmbinărilor conform Eurocode 3, care sunt afișate imediat. În plus, obținem și tensiunile și forțele interioare, rezultatele flambajului local și analiza rigidității (toate bazate pe un model EF creat automat).
Dezavantaje
Pe lângă numeroasele avantaje ale IDEA StatiCa Connection, am observat și câteva dezavantaje.
Datorită împărțirii în mai multe cazuri de încărcare, calculul poate dura ceva timp (pentru îmbinări complexe chiar câteva minute). Acest lucru este deosebit de vizibil dacă îmbinările proiectate sunt articulate, deoarece în acest caz trebuie efectuați mulți pași de iterație. Proiectarea îmbinărilor articulate, în general, necesită, în opinia noastră, un utilizator ceva mai experimentat. De asemenea, vedem loc de îmbunătățire în ceea ce privește rezultatele. De exemplu, poziția plăcilor, sudurilor sau șuruburilor este mai greu de recunoscut din cauza unor cote lipsă.
Exemple
Pentru a demonstra domeniile noastre de aplicare pentru IDEA StatiCa Connection, două exemple din proiectele noastre sunt prezentate și explicate mai jos.
Exemplul 1: Structura unui panou publicitar
Primul proiect prezentat este o structură pentru un panou publicitar. Sarcina aici, pe lângă diverse îmbinări ale profilelor tubulare, a fost verificarea conform codului a ancorării fundației.
Momentele din încărcările de vânt și forțele tăietoare au influențat structura în două direcții. Fundația a fost, prin urmare, o îmbinare complexă, dat fiind faptul că alte programe nu iau în considerare momentele în jurul axei X sau Y. Folosind legătura BIM din software-ul CAE SCIA Engineer, parametrii secțiunii transversale, precum și forțele interioare din nod, au fost transferați în IDEA StatiCa Connection. Ulterior, ancorarea, inclusiv sudurile, a putut fi modelată și verificată, după cum se arată mai jos.
O altă problemă în acest proiect a fost îmbinarea grinzilor principale cu stâlpul. Folosind programe de calcul convenționale, un astfel de sistem structural trebuia simplificat la o problemă bidimensională.
După ce rostul a fost proiectat cu toate cele patru grinzi principale cu IDEA StatiCa Connection, s-a constatat că placa de reazem este expusă la tensiuni ridicate. Prin urmare, sistemul a fost rigidizat cu nervuri deasupra și dedesubtul profilelor HEA, după cum se arată mai jos, iar îmbinarea a putut fi realizată mai precis.
Exemplul 2: Structura de susținere a unei benzi transportoare
În acest proiect, o construcție de susținere a fost proiectată și verificată. Aceasta a rezultat în mai multe noduri, în care au fost utilizate rosturi articulate și rigide ale diferitelor profile prin îmbinări șurubuite și sudate. În îmbinarea prezentată mai jos, două grinzi au fost conectate între ele și, în plus, la stâlpul pe care se reazămă.
Problema cu acest rost a fost îmbinarea celor trei profile, forțele care apar în toate elementele, precum și adăugarea elementelor de rigidizare și a nervurilor. Prin urmare, verificarea rostului este relativ complicată și nu poate fi reprodusă în totalitate fără MEF.
Cu IDEA StatiCa Connection, rostul a putut fi modelat și verificat conform planului. Mai jos, vedeți imagini ale îmbinării realizate de fabricant.
Concluzie
Cu IDEA StatiCa Connection, este posibil să verificați atât îmbinări metalice simple, cât și complexe prin intermediul metodelor elementelor finite. Verificările îmbinărilor sunt aproape nelimitate datorită flexibilității ridicate. Introducerea geometriei îmbinării și a încărcărilor este simplă în comparație cu majoritatea programelor generale de elemente finite, iar toate datele introduse sunt afișate clar într-o vedere 3D a îmbinării. După calculul îmbinării, verificările conform DIN EN 1993 pot fi efectuate pe lângă tensiuni, deformații și gradul de utilizare.
Deoarece compania noastră utilizează SCIA Engineer ca program CAE, IDEA StatiCa Connection este un modul suplimentar foarte bun pentru construcțiile metalice. Completează excelent modelul global SCIA, deoarece funcțiile BIM asigură un transfer rapid al nodurilor în IDEA StatiCa Connection. Datorită interfeței simple și clare a software-ului, familiarizarea cu IDEA StatiCa Connection poate fi realizată cu un efort rezonabil și se obțin rezultate rapide.
