Projektowanie zakotwienia stalowych zbiorników kulistych, Kanada
Odan Detech Group Inc. z siedzibą w Ontario w Kanadzie używa IDEA StatiCa od początku 2016 roku, jako jeden z pierwszych klientów w Ameryce Północnej, który dostrzegł ekscytującą nową technologię oferowaną przez to oprogramowanie inżynierom konstruktorom.
Od tego czasu firma intensywnie korzysta z IDEA StatiCa, a w niniejszym studium przypadku przedstawia projekt, w którym brała udział: Analiza naprężeń i projektowanie typowego zbiornika kulistego na propan/butan w strefie wysokiej sejsmiczności. Celem analizy i projektowania było określenie, czy rozważany układ konstrukcyjny podpór będzie odpowiedni dla przyjętych obciążeń obliczeniowych, co pozwoliłoby na lepsze budżetowanie projektów.
Ten model 3D głównej konstrukcji został wykonany przy użyciu zewnętrznego ogólnego oprogramowania MES
O projekcie
Jak opisuje Pan John Krpan, Prezes Odan Detech Group Inc.
Informacje ogólne
- Odan Detech otrzymał dane projektowe dotyczące zbiornika kulistego.
- Odan Detech opracował ogólną procedurę projektowania.
- Odan Detech wykorzystał ogólne programy MES do analizy i projektowania głównej konstrukcji oraz IDEA StatiCa Connection do projektowania kotwy.
Analiza metodą elementów skończonych konstrukcji zbiornika kulistego
- Obliczenie częstotliwości podstawowej pustej konstrukcji kopuły/podpór. Wykonano to przy użyciu modelu elementów skończonych. Zastosowano dwa niezależne kody elementów skończonych.
- Obliczenie częstotliwości podstawowej konstrukcji kopuły/podpór wypełnionej cieczą. Wykonano to przy użyciu modelu elementów skończonych. Zastosowano dwa niezależne kody elementów skończonych.
- Krótki raport przedstawiający model konstrukcyjny, postać drgań własnych oraz podsumowanie wyników uzyskanych z dwóch niezależnych kodów elementów skończonych.
- Projektowanie typowego układu kotwiącego.
Sprawdzenie normowe układu podpór kopuły
- Analiza z uwzględnieniem obciążenia stałego, zmiennego, wiatrem i sejsmicznego. Kombinacje obciążeń zgodnie z AISC ASD. Obciążenie sejsmiczne zgodnie z UBC (Uniform Building Code).
- Sprawdzenie normowe według AISC ASD. Ocena wyboczenia Eulera dla całej konstrukcji.
- Projektowanie ostrogi ścinającej u podstawy słupa.
- Krótki raport przedstawiający wyniki projektowania.
Projektowanie zakotwienia
„Używając IDEA Connection, która wykorzystuje metodę CBFEM (Component Based Finite Element Model), byliśmy w stanie modelować wiele różnych komponentów i geometrii, mając pewność, że zapewnione jest efektywne wykorzystanie materiału. Węzeł kotwiący mógłby zostać zamodelowany w tradycyjnych programach MES, jednak nawet przy najlepszych modelarzach zadanie to jest ogromne. IDEA StatiCa jest specjalnie zaprojektowana do połączeń stalowych. Zmiana usztywnień, komponentów elementów, spoin i śrub jest w IDEA rutynową czynnością."
Metoda CBFEM dąży do precyzyjnego tworzenia modelu. Płyty/ściany analityczne nie są ze sobą połączone, nie są generowane przecięcia między nimi, w odróżnieniu od metod stosowanych przy modelowaniu konstrukcji i budynków. Siatka elementów skończonych jest generowana na każdej pojedynczej płycie niezależnie od siatki pozostałych płyt. Spoiny są modelowane jako specjalne bezmasowe więzy interpolacji sił, które zapewniają połączenie między krawędzią jednej płyty a powierzchnią/krawędzią drugiej płyty. Unikalny model śrub zapewnia doskonałe wyniki – zarówno z punktu widzenia dokładności, jak i szybkości analizy. Metoda jest chroniona patentem. Stalowa płyta podstawy jest luźno oparta na fundamencie betonowym. W modelu analitycznym jest to element kontaktowy – połączenie w pełni przenosi ściskanie, ale nie przenosi rozciągania.
Korzystanie z IDEA StatiCa
Zadaliśmy Johnowi Krpanowi kilka pytań dotyczących jego doświadczeń z użytkowania IDEA StatiCa, a oto odpowiedzi:
Jak radziłeś sobie z podobnymi połączeniami w przeszłości?
„W przeszłości tworzyliśmy modele MES w Nastran i przeprowadzaliśmy analizę naprężeń. W przypadku prostszych połączeń używaliśmy arkuszy kalkulacyjnych lub programu o nazwie LIMCON."
Czy mógłbyś oszacować ilość zaoszczędzonego czasu?
„Używając IDEA StatiCa zaoszczędziliśmy co najmniej ¼ czasu, zakładając, że za pierwszym razem wszystko zostało wykonane poprawnie. LIMCON był ograniczony do prostych połączeń i nie mógł rozwiązać tak skomplikowanego połączenia jak ta kotwa."
Czy uważasz, że stosowanie IDEA StatiCa zapewnia bardziej ekonomiczne projektowanie?
„Z pewnością uzyskujemy bardziej ekonomiczny projekt. Na podstawie naszego doświadczenia z MES naprężenia widać wizualnie. Efekty zastosowania usztywnienia są wyraźnie widoczne. IDEA StatiCa sprawia, że proces pracy jest bardziej efektywny i dodaje zastrzeżenie sprawdzeń normowych!"
Gdybyś mógł wybrać tylko jedną, jaka byłaby największa zaleta IDEA StatiCa?
„Prostota, wizualizacja i moc MES. Największą zaletą jest łatwość użytkowania. Istnieją inne podobne programy, ale żaden taki jak IDEA. Dlatego wybraliśmy IDEA StatiCa."
