การออกแบบโครงสร้างและการออกแบบการเชื่อมต่อสำหรับไซโลวัสดุรีไซเคิล 74 แห่งภายใต้ภาระสุดขีด
หัวใจหลักของโครงการคือไซโลวัสดุรีไซเคิลใหม่จำนวน 74 ไซโล ที่มีความสูงโครงสร้างสูงถึง 35 ม. สิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าวยังประกอบด้วยสะพานท่อ แพลตฟอร์มบำรุงรักษา ทางเดิน และหอบันไดหนีไฟ ด้วยเหล็กที่ติดตั้งประมาณ 800 ต. โครงการนี้จึงกลายเป็นหนึ่งในโครงการอุตสาหกรรมที่ท้าทายที่สุดที่บริษัทเคยดำเนินการ การผสมผสานระหว่างแรงในแนวดิ่งสูง รายละเอียดการเชื่อมต่อที่ซับซ้อน และข้อกำหนดแผ่นดินไหวที่เพิ่มขึ้น ทำให้จำเป็นต้องมีการวางแผนดิจิทัลที่แม่นยำ รวมถึงการตรวจสอบการออกแบบโครงสร้างที่โปร่งใสและตรวจสอบได้
ภาพรวมโครงการ
สิ่งอำนวยความสะดวกไซโลใหม่ได้รับการออกแบบให้เป็นองค์ประกอบหลักของการขยายโรงงาน ทำหน้าที่จัดเก็บวัสดุรีไซเคิลปริมาณมากสำหรับการแปรรูปในอุตสาหกรรม การติดตั้งประกอบด้วยกลุ่มไซโลหลายกลุ่มที่มีขนาดต่างกัน ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยระบบท่อ ทางเดินบำรุงรักษา และโครงสร้างเหล็กที่ซับซ้อน
ขนาดทางเรขาคณิตของไซโลนั้นโดดเด่นมาก เส้นผ่านศูนย์กลางมีตั้งแต่ 2.5 ม. ถึง 4.5 ม. และปริมาตรการจัดเก็บแตกต่างกันระหว่าง 125 ม³ ถึง 400 ม³ ในสภาวะที่บรรจุเต็ม ไซโลแต่ละตัวมีน้ำหนักใช้งานสูงถึง 350 ต. นอกจากนี้ ยังต้องรวมสะพานท่อ แพลตฟอร์ม และระบบบันไดหนีไฟเข้าไว้ในระบบโครงสร้างโดยรวม เพื่อให้มั่นใจในการปฏิบัติงานที่ปลอดภัย รวมถึงการเข้าถึงเพื่อบำรุงรักษาและเส้นทางหนีไฟที่ความสูงถึง 35 ม.
ความท้าทายทางวิศวกรรม
ความท้าทายสำคัญเกิดขึ้นตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบเชิงแนวคิดของโครงสร้างรองรับไซโล ภาชนะที่มีความสูงถึง 35 ม. รองรับบนคานวงแหวนทรงกลม ซึ่งต้องถ่ายแรงในแนวดิ่งสูงอย่างสม่ำเสมอลงสู่โครงสร้างเหล็กด้านล่าง แม้แต่การเบี่ยงเบนทางเรขาคณิตเพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลให้เกิดความเยื้องศูนย์ที่ไม่พึงประสงค์และความเค้นเพิ่มเติมในเปลือกไซโล
เพื่อลดความเสี่ยงเหล่านี้ ชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญได้รับการประกอบล่วงหน้าในโรงงานผลิตของ Stahlbau Süssen การประกอบทดสอบและการควบคุมคุณภาพนี้ช่วยให้มั่นใจว่าคานวงแหวน องค์ประกอบแพลตฟอร์ม และรายละเอียดการเชื่อมต่อสามารถติดตั้งในสถานที่ได้อย่างแม่นยำสูง
ความซับซ้อนเพิ่มเติมเกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างชิ้นส่วนโครงสร้างต่างๆ เสาหลัก คานวงแหวน ระบบค้ำยัน สะพานท่อ และแพลตฟอร์ม ต้องได้รับการประสานงานภายในระบบโครงสร้างโดยรวมสามมิติ ในขณะเดียวกัน ต้องพิจารณาแรงกระทำที่มีนัยสำคัญจากน้ำหนักตัวเอง แรงกระทำจากการใช้งาน สภาวะการปฏิบัติงาน และผลกระทบแบบพลวัต
การออกแบบต้านแผ่นดินไหวภายใต้แรงกระทำสูง
ความท้าทายพิเศษเกิดจากที่ตั้งโครงการในเมือง Rheinfelden ภายใน Upper Rhine Graben พื้นที่ดังกล่าวตั้งอยู่ในบริเวณที่มีกิจกรรมแผ่นดินไหวสูง เมื่อรวมกับความสูงโครงสร้างที่มากและมวลที่เคลื่อนที่ขนาดใหญ่ ส่งผลให้เกิดแรงกระทำในแนวนอนที่มีนัยสำคัญและแรงภายในที่สูงตามมา
โครงสร้างทั้งหมดถูกจำลองใน Dlubal RSTAB แบบจำลองโดยรวมโดยละเอียดช่วยให้สามารถกำหนดแรงปฏิกิริยาที่จุดรองรับและแรงภายในได้อย่างแม่นยำสำหรับการออกแบบในขั้นตอนถัดไป อย่างไรก็ตาม จุดต่อที่รับแรงสูงและการเชื่อมต่อฐานขนาดใหญ่ต้องการการวิเคราะห์ขั้นสูงที่เกินกว่าวิธีการตรวจสอบแบบง่ายทั่วไป (รูปที่ 5a, 5b)
ขั้นตอนการตรวจสอบแบบทั่วไปจะต้องใช้ความพยายามด้วยตนเองอย่างมากเนื่องจากจำนวนการเชื่อมต่อที่มากและความซับซ้อนของการรวมแรงกระทำ ในขณะเดียวกัน มีความเสี่ยงที่สมมติฐานที่ง่ายเกินไปอาจนำไปสู่โครงสร้างที่หนักเกินความจำเป็น
แนวทางแก้ไขโดยใช้ IDEA StatiCa
สำหรับการตรวจสอบการเชื่อมต่อที่ควบคุม ทีมงานใช้ IDEA StatiCa Connection ร่วมกับ IDEA StatiCa Checkbot เนื่องจากมีอินเทอร์เฟซโดยตรงกับ RSTAB แรงภายในที่คำนวณได้จึงสามารถถ่ายโอนไปยังการออกแบบการเชื่อมต่อได้โดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนกลางด้วยตนเอง
สิ่งนี้ช่วยให้เกิดกระบวนการทำงานดิจิทัลต่อเนื่องระหว่างแบบจำลองโครงสร้างโดยรวมและการออกแบบโดยละเอียด วิศวกรจึงสามารถวิเคราะห์จุดต่อที่รับแรงสูงและประเมินการกระจายความเค้นรวมถึงความเครียดพลาสติกได้อย่างโปร่งใสและเชื่อถือได้
โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแผ่นฐานและการเชื่อมต่อเสาหลัก เทคโนโลยี CBFEM ให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับพฤติกรรมการรับแรงของบริเวณการเชื่อมต่อ จุดสูงสุดของความเค้นเฉพาะที่ถูกระบุและลดลงด้วยมาตรการที่กำหนดเป้าหมาย เช่น การเพิ่มแผ่นเสริมความแข็ง ในขณะเดียวกัน ได้รับการยืนยันว่าการเชื่อมต่อทั้งหมดเป็นไปตามระดับความปลอดภัยที่กำหนด แม้ภายใต้สภาวะการรับแรงพิเศษ
ผลลัพธ์
ด้วยการผสมผสานการจำลองโดยรวมใน RSTAB กับการออกแบบการเชื่อมต่อใน IDEA StatiCa Stahlbau Süssen สามารถดำเนินการออกแบบโครงสร้างเบื้องต้นและโดยละเอียดสำหรับไซโล 74 ตัวและโครงสร้างเสริมที่เกี่ยวข้องได้อย่างมีประสิทธิภาพและโปร่งใส
ความสอดคล้องทางดิจิทัลระหว่างการวิเคราะห์โครงสร้างโดยรวมและการออกแบบการเชื่อมต่อเฉพาะที่ช่วยลดความพยายามด้วยตนเองได้อย่างมีนัยสำคัญและลดข้อผิดพลาดในการถ่ายโอนที่อาจเกิดขึ้น ในขณะเดียวกัน การวิเคราะห์โดยละเอียดของจุดต่อช่วยให้สามารถปรับปรุงโครงสร้างได้อย่างมีเป้าหมายโดยไม่กระทบต่อระยะความปลอดภัยที่กำหนด
ผลลัพธ์คือโครงสร้างเหล็กประสิทธิภาพสูงที่มีน้ำหนักรวมประมาณ 800 ต. ซึ่งตอบสนองทั้งแรงกระทำจากการปฏิบัติงานที่พิเศษและข้อกำหนดแผ่นดินไหวที่เพิ่มขึ้นในสถานที่ การบูรณาการอย่างใกล้ชิดระหว่างการออกแบบโครงสร้าง การจัดทำรายละเอียด และการผลิต ช่วยให้สามารถดำเนินการโครงการไซโลที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในพอร์ตโฟลิโอของบริษัทได้อย่างปลอดภัย
เกี่ยวกับวิศวกรโครงสร้าง
Bilal Al Dukhan เป็นวิศวกรโยธาและวิศวกรโครงสร้างที่ Stahlbau Süssen GmbH ในโครงการนี้ เขารับผิดชอบส่วนสำคัญของการออกแบบโครงสร้างเบื้องต้นและโดยละเอียด รวมถึงการออกแบบการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก ความเชี่ยวชาญของเขามุ่งเน้นที่การหาแนวทางแก้ไขที่ประหยัดและใช้งานได้จริงสำหรับโครงสร้างที่ซับซ้อนในงานอุตสาหกรรมและการก่อสร้างเหล็ก
ลองใช้ IDEA StatiCa ฟรี
