În construcția rezervoarelor din oțel presat secționale, se utilizează o varietate de îmbinări, iar în acest scurt studiu de caz redactat de Dale Price, inginer structurist la Structural Science Ltd., este discutată îmbinarea de tip tirant, care preia presiunile hidrostatice orizontale ale apei exercitate pe pereții rezervorului.
Despre îmbinarea testată
După cum se poate observa în Figura 1, îmbinarea cu buloane de tip tirant sau cornier de prindere constă dintr-o placă de bază subțire cu o placă de inimă sudată, care conectează tirantul unghiular între bază și pereți sau colțurile pereților rezervorului și poate fi supusă unei forțe de întindere de calcul de 75 kN în cazuri normale.
În mod tradițional, proiectarea se realizează de obicei prin calcule manuale, iar verificarea îmbinărilor a fost confirmată prin efectuarea unor teste de laborator costisitoare la scară reală ale componentelor și prin testarea unor machete de șantier la scară reală ale rezervoarelor.
Imaginea de mai jos prezintă teste recente la scară reală ale unui rezervor, în care un tirant este conectat la traductoare de deformație care monitorizează continuu încărcarea pe tiranții rezervorului în timpul umplerii cu apă și al testelor statice de lungă durată.
În laborator, imaginea următoare prezintă îmbinarea de tip tirant supusă unui test de verificare conform cerințelor codului (și, desigur, altor teste de rezistență și de cedare care nu sunt prezentate aici).
Îmbinarea de tip tirant a fost analizată cu IDEA StatiCa Connection, iar capturile de ecran de mai jos rezumă procedura:
Configurația generală a îmbinării cu buloane și suduri la o forță axială de calcul de 75 kN pe tiranți, diagramele de tensiuni echivalente indicând zonele componentelor puternic solicitate și o indicație a deformațiilor plastice dezvoltate pe placa de bază.
Desigur, pe lângă rezultatele analizei pure, mai important este faptul că IDEA StatiCa Connection furnizează verificările globale EN/AISC pentru toate elementele, după cum se arată în următoarele două imagini, oferind rezultate clare de tip Admis/Respins.
În concluzie, comportamentul îmbinării și corelația încărcărilor între testele la scară reală/de laborator și software-ul CBFEM au fost foarte bune și, prin urmare, programul de testare la scară reală a confirmat validitatea și acuratețea software-ului IDEA StatiCa pentru proiectarea îmbinărilor. În general, proiectele viitoare de îmbinări personalizate pot fi acum realizate rapid cu ajutorul acestui software, fără a fi necesară implementarea și planificarea unor programe de testare costisitoare și de lungă durată. Software-ul este utilizat în prezent pentru a optimiza și a dezvolta soluții de îmbinare mai bune, cu beneficii în reducerea costurilor și a proceselor de fabricație. Alte îmbinări personalizate dificile legate de proiectarea rezervorului sunt acum investigate cu ajutorul software-ului IDEA StatiCa Connection.
Reprezentarea formei deformate ajută inginerul să înțeleagă mai bine comportamentul îmbinării
În rezumat, câteva dintre principalele beneficii ale utilizării IDEA StatiCa sunt:
- Reducerea perioadei de proiectare repetitivă a îmbinărilor la birou.
- Posibilitatea de a modela toate componentele îmbinării într-un singur proiect, respectiv suduri, buloane, plăci și secțiuni într-un singur ansamblu, și de a înțelege mai bine interacțiunea dintre componentele individuale, comparând aceasta cu descompunerea îmbinării în componente de proiectare individuale.
- Investigarea, dezvoltarea și cercetarea continuă a îmbinărilor personalizate vechi și noi, fără a planifica programe de testare la scară reală îndelungate și costisitoare pentru verificarea proiectelor de îmbinări.
- Îmbunătățirea îmbinărilor existente prin optimizarea dimensiunilor plăcilor sau secțiunilor, varierea configurațiilor pentru reducerea costurilor de fabricație și verificarea forțelor de calcul majorate față de proiectarea normală, de exemplu forțele seismice exercitate pe pereții rezervorului.
- Testarea la scară reală a oferit încredere în implementarea proiectării unor astfel de îmbinări utilizând elemente finite și, în special, software-ul IDEA StatiCa Connection, care se bazează pe noua metodă CBFEM.
- Alegerea proiectelor cu standarde de îmbinare actualizate pentru diferite țări.
