Casi studio - Utilizzo software Idea Connection per progetti complessi

Utilizzo di Idea Connection in un importante progetto: Ellis and Moore – Heathrow

Ponte reticolare per il servizio permanente all’aeroporto di Heathrow

In questo progetto, IDEA Connection è stato utilizzato per l’analisi e la progettazione dei collegamenti di una struttura reticolare in acciaio realizzata con sezioni cave, che si trova nell’aeroporto Heathrow.

Il progetto della struttura principale è stato realizzato da Mott MacDonald, mentre l’appaltatore responsabile della costruzione era DHD Engineering, che ha assegnato a Ellis & Moore Consulting Engineers il progetto delle connessioni. In questo estratto dell'articolo di Alexander Bezas, ingegnere strutturista a Ellis & Moore, si è provato a spiegare quali sono state le parti più complesse di questo particolare progetto e come queste siano state risolte con successo grazie a IDEA Connection, mostrando come il metodo delle componenti implementato dall’Eurocodice sia quasi impossibile da applicare per questo caso particolare.

Classificazione dei giunti per il progetto manuale

In primo luogo, proveremo a spiegare la procedura da seguire quando una connessione complessa deve essere progettato manualmente. Useremo come esempio il giunto N che viene mostrato nella foto in basso, che è un giunto tridimensionale. Al fine di eseguire un calcolo corretto utilizzando il metodo delle componenti, dobbiamo riconoscere la configurazione rilevante nella Figura 7.1 dell’ Eurocodice.

Dalla geometria del collegamento possiamo vedere che lungo la direzione longitudinale contrassegnata con il rettangolo azzurro non vi è alcun problema. Può essere chiaramente classificato come un giunto N. I problemi iniziano in corrispondenza del piano obliquo! Così, alla fine abbiamo due coesistenti giunti: "N" con un giunto "Y".

Lungo questa direzione, il problema può essere facilmente visualizzato utilizzando lo screenshot del 3D realistico preso dal modello finale  di IDEA Connection, in basso. Per questa particolare configurazione non vi è una chiara guida nel codice. In questo caso, si ha bisogno sia di una consulenza di esperti sia di una corretta valutazione tecnica, se si sceglie di usare il metodo delle componenti. Come si vede nell'immagine del nodo in Idea Connection sono state inserite delle piastre per rafforzare il collegamento e raggiungere la resistenza richiesta. L'esistenza di questi rinforzi rende il collegamento non progettabile mediante l’applicazione del metodo delle componenti.

Una progettazione di successo con il metodo CBFEM

Queste limitazioni del metodo delle componenti non si applicano a CBFEM e IDEA Connection, semplicemente perché il nodo è modellato esattamente come è nella realtà e viene analizzato come elemento unitario in tutte le direzioni, con elementi finiti. Così, dopo che sono state applicate tutte le forze, il modello può essere risolto, sono calcolate tutte le forze interne che interagiscono nel nostro modello e siamo subito in grado di ottenere una rapida panoramica di tutte le verifiche dell’Eurocodice. La progettazione risulta verificata.

Un'altra caratteristica che rende il metodo CBFEM molto più efficace del metodo delle componenti è che questo flusso di lavoro è comune a tutti i tipi di connessione. Quindi, se per esempio sezioni rettangolari per qualche motivo sono state modificate in sezioni circolari o in sezioni di tipo I, non si deve prestare particolare attenzione. Questo non è il caso del metodo delle componenti che ha regole speciali per ogni tipo di sezione trasversale.

Una nota circa il progetto di connessioni nel Regno Unito

Potremmo tranquillamente dire che quando si tratta di progettazione di connessione in acciaio, gli ingegneri strutturisti seguono una determinata procedura che sembra essere una pratica comune nel Regno Unito. Al fine di progettare i collegamenti, i tecnici responsabili della progettazione di base della struttura forniscono markup come quello nella foto in basso. Per avere informazioni leggibili, le connessioni sono raggruppate. Poi, per ciascun gruppo viene creato un inviluppo di forze agenti. Questa procedura fornisce una sovraresistenza al collegamento che porta ad una progettazione sicura e che rende anche il flusso di informazioni più semplice tra le due parti. Il problema di questo approccio è che la richiesta di forza (almeno in questo caso particolare) è così grande che senza i rinforzi saldati agli elementi la connessione non sarebbe in grado di resistere alle forze previste.

Ciò significa che il progettista delle connessioni è a volte di fronte a un vicolo cieco, perché cambiare la dimensione dell'elemento non è una pratica accettabile e se succede deve essere adeguatamente giustificata. In questo caso particolare, IDEA Connection, era il solo modo per ottenere il disegno richiesto senza l'utilizzo di analisi FEM complessa e le insidie che seguono alla sua applicazione.

Progetto più economico grazie a IDEA Connection

Questa pratica comune che è stato descritta in precedenza, è stato utilizzata anche inizialmente in questo particolare progetto. L’inviluppo delle forze di progetto che è stato fornito inizialmente dagli ingegneri ha determinato un progetto molto antieconomico per i giunti  principali delle capriate. Come si può vedere nella foto sottostante, la progettazione preliminare/di fattibilità ha prodotto una connessione molto pesante per un congiunto con 8 elementi, che si trova nel bel mezzo dell’arco.

Dopo la comunicazione intermedia con i principali consulenti tecnici, le forze sono state modificate per produrre combinazioni più realistiche e disegni fattibili. Queste forze sono state utilizzate in IDEA Connection, e quindi è stato raggiunto un disegno più economico, con un numero di piastre utilizzate inferiori. Il risultato di questo nuovo approccio e della comunicazione tra le due parti è illustrato qui di seguito:

Conclusioni

La filosofia generale e le pratiche del software Idea Connections ha aiutato ad elaborare rapidamente connessioni complesse, che normalmente sarebbero state disegnate a mano. In IDEA Connection tutte queste connessioni sono diventate risolvibili, e non è necessaria nessuna considerazione speciale per analizzare un nodo come questo. Il flusso di lavoro è comune a tutte le geometrie.

Un'altra cosa importante è che aver progettato dettagli ragionevoli nelle connessioni ha portato a una riduzione dei costi di produzione e il montaggio delle capriate è stato relativamente facile.

Così il progetto è stato considerato un successo per tutte le parti ...

e la fase successiva del lavoro è stata effettuata dalla stessa squadra ...con sfide simili.

Estratto dell'articolo di Alexander Bezas, Ingegnere civile, Structural Engineer Senior presso Ellis e Moore Consulting Engineers

Altro caso studio: CEPS

IDEA Statica Connection ha contribuito a creare una nuova serie di pali a torre per energia elettrica in Repubblica Ceca.  

 

Il sistema di trasmissione di energia elettrica in Repubblica Ceca è gestito da CEPS. Esso sviluppa tutta la rete elettrica attraverso nuovi progetti e collabora anche con altri operatori del sistema di trasmissione in tutta Europa, contribuendo allo sviluppo del mercato elettrico.

Per la progettazione dei pali elettrici era necessaria una tipologia di giunti specifica. IDEA Statica Connection è stata in grado di risolvere la maggior parte dei nodi richiesti. In poche settimane è stato in grado di risolvere il 100% dei giunti necessari a CEPS per continuare con i suoi progetti.

Ecco alcuni dei collegamenti calcolati in IDEA StatiCa Connection:

Mr. Cenek Laub, responsabile del dipartimento di ingegneria del CEPS:

"Il mantenimento e lo sviluppo della rete elettrica di queste dimensioni è un compito molto impegnativo. Con IDEA Statica Connection la progettazione dei giunti è più facile e più veloce per noi”.

 

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