Diseño de anclaje de tanques de almacenamiento esféricos de acero, Canadá
El Odan Detech Group Inc., con sede en Ontario, Canadá, ha estado utilizando IDEA StatiCa desde principios de 2016, siendo uno de nuestros primeros clientes en América del Norte que reconoció esta emocionante nueva tecnología que el software ofrece a los ingenieros estructurales.
Desde entonces, han utilizado IDEA StatiCa de forma extensiva, y en este caso de estudio presentan un proyecto en el que han participado: Análisis de tensiones y diseño de una esfera de almacenamiento genérica de propano/butano en una zona de alta sismicidad. Este análisis y diseño determinaría si el sistema de soporte estructural contemplado será adecuado para las cargas de diseño genéricas, lo que permitiría una mejor presupuestación de los proyectos.
Este modelo 3D de la estructura principal fue realizado con un software FEA general de terceros
Sobre el proyecto
Según lo descrito por el Sr. John Krpan, Presidente de Odan Detech Group Inc.
Algunos antecedentes
- Se proporcionó información de diseño a Odan Detech sobre la esfera de almacenamiento.
- Odan Detech elaboró un procedimiento de diseño general.
- Odan Detech utilizó programas FEA generales para analizar y diseñar la estructura general e IDEA StatiCa Connection para diseñar el anclaje.
Análisis por el Método de los Elementos Finitos de la estructura esférica
- Cálculo de la frecuencia fundamental de la estructura cúpula/soporte vacía. Esto se realizó mediante un modelo de elementos finitos. Se utilizaron dos códigos de elementos finitos independientes.
- Cálculo de la frecuencia fundamental de la estructura cúpula/soporte llena de líquido. Esto se realizó mediante un modelo de elementos finitos. Se utilizaron dos códigos de elementos finitos independientes.
- Un informe breve que muestra el modelo estructural, el modo de vibración y un resumen de los resultados basado en los dos códigos de elementos finitos independientes.
- Diseño de un sistema de anclaje genérico.
Verificación normativa del sistema de soporte de la cúpula
- Análisis utilizando carga permanente, sobrecarga de uso, carga de viento y carga sísmica. Combinaciones de carga según AISC ASD. Carga sísmica según UBC (Uniform Building Code).
- Verificación normativa según AISC ASD. Evaluación del pandeo de Euler para la estructura en su conjunto.
- Diseño de la llave de corte en la base del pilar.
- Un informe breve que muestra los resultados del diseño.
Diseño de anclaje
"Utilizando IDEA Connection, que emplea el CBFEM (Modelo de Elementos Finitos Basado en Componentes), pudimos modelar muchos componentes y geometrías diferentes sabiendo que se garantiza un uso eficiente del material. La junta de anclaje podría haberse modelado en los programas FEA tradicionales, sin embargo, incluso con los mejores modeladores, la tarea es enorme. IDEA StatiCa está específicamente diseñado para uniones de acero. Cambiar rigidizadores, componentes de elementos, soldaduras y tornillos es algo rutinario en IDEA."
El método CBFEM intenta crear el modelo con precisión. Las placas/paredes de análisis no están interconectadas, no se generan intersecciones entre ellas, a diferencia de los métodos utilizados al modelar estructuras y edificios. La malla de elementos finitos se genera en cada placa individual de forma independiente a la malla de las demás placas. Las soldaduras se modelan como restricciones especiales de interpolación de fuerzas sin masa, que garantizan la unión entre el borde de una placa y la superficie/borde de la otra placa. El modelo único de tornillos proporciona excelentes resultados, tanto desde el punto de vista de la precisión como de la velocidad de análisis. El método está protegido por patente. La placa base de acero se coloca libremente sobre la cimentación de hormigón. Es un elemento de contacto en el modelo de análisis: la unión resiste completamente la compresión pero no resiste la tracción.
Uso de IDEA StatiCa
Le hicimos a John Krpan algunas preguntas sobre su experiencia en el uso de IDEA StatiCa, y estas son las respuestas:
¿Cómo resolvía uniones similares en el pasado?
"En el pasado, creábamos modelos FEA con Nastran y realizábamos el análisis de tensiones. Con uniones más sencillas, utilizábamos hojas de cálculo o un programa llamado LIMCON."
¿Podría estimar el tiempo que le ha ahorrado?
"Usando IDEA StatiCa ahorramos al menos ¼ del tiempo, suponiendo que se hace bien a la primera. LIMCON estaba limitado a uniones simples y no podía resolver una unión complicada como este anclaje."
¿Cree que el uso de IDEA StatiCa le proporciona un diseño más económico?
"Sin duda obtenemos un diseño más económico. Basándonos en nuestra experiencia con FEA, se ven las tensiones visualmente. Los efectos de un rigidizador son evidentes. IDEA StatiCa hace que el proceso de trabajo sea más eficiente y añade la ventaja de las verificaciones normativas."
Si tuviera que elegir solo una, ¿cuál sería la mayor ventaja de IDEA StatiCa?
"Sencillo, visual y la potencia del FEA. La mayor ventaja es la facilidad de uso. Existen otros programas similares, pero ninguno como IDEA. Por eso elegimos IDEA StatiCa."
