Odstranění kritických překážek v kotvení a spojeních pro hangár Air Arabia

Výzva

Projekt vyžadoval kloubové spojení pro detail základu, aby vytvořil dokonalý kloub. Spojení je tvořeno centrální ocelovou tyčí (čepem) s osou kolmou na působící zatížení a několika deskami s kruhovými otvory, kterými je čep vložen. 

Navrhování takto složitých detailů vyžadovalo konečnoprvkovou analýzu podpořenou standardními normovými rovnicemi. Konzultant omezil návrh spojení požadavkem na použití softwaru pro spojení, který je schopen definovat všechny parametry a tolerance pro čepové otvory po výrobě. "Software IDEA StatiCa nám to umožnil," uvádí Dr. Seham. 

Projekt navíc vyžadoval ověření uzlu, kde se 13 prutů sbíhalo do jediného spoje v nepravidelných úhlech. Kromě mnoha složitých spojení by řešení 150+ podobných spojení a přenos dat mezi týmy zabralo hodně času, pokud by byly použity pouze standardní nástroje. 

Naštěstí díky svým zkušenostem a profesionalitě tým Kirby našel řešení pro všechny výzvy projektu.

O projektu

Hangár Air Arabia je ocelová příhradová konstrukce s velkým rozpětím navržená pro údržbu letadel na mezinárodním letišti v Šardže. Vnější rozměry hangáru jsou 136 m na šířku × 57 m do hloubky, s minimálním volným rozpětím 129,5 m a výškou háku jeřábu 15 m. Umožňuje umístění tří mostových jeřábů (nosnost 6T), mezipater, světlíků, systémů ochrany proti pádu a specializovaných hangárových vrat. 

Ochrana oceli byla zajištěna pomocí základního nátěru kompatibilního s intumescentní protipožární ochranou. Rozsah prací Kirby zahrnoval návrh a dodávku ocelové konstrukce, přípravu návrhových výkresů a výpočtů, schválení konzultantem, dílenské a výrobní výkresy, výrobu a dodávku předem navržených profilů a poskytnutí metodiky montáže.

Řešení spojení na čepu – výzva pro postup práce

Konzultant požadoval detail spojení na čepu, který byl v praxi zřídka používán. Výzva se stupňovala, když požadovali software pro spojení, který by mohl tento typ detailu provést. 

Naštěstí tým Kirby byl na tuto situaci připraven. Pomocí komponentní metody konečných prvků (CBFEM) IDEA StatiCa navrhli kloubové základové spojení se skutečnými výrobními podmínkami. Software vyhodnotil rozložení napětí a interakci při realistickém zatížení a prokázal, že spojení zůstává bezpečné a v rámci přijatelných mezí výkonu.

Ověřené výstupy, podpořené ověřením třetí stranou, daly konzultantovi důvěru ke schválení spojení. 

Jak se spoje se 13 pruty přestaly být výzvou

Jedním z nejnáročnějších úkolů v projektu hangáru bylo ověření uzlu, kde se 13 prutů sbíhalo do jediného spoje v nepravidelných úhlech. To bylo výjimečně náročné, protože vyžadovalo současné zvážení osových, smykových a ohybových interakcí ve vysoce nesymetrické 3D geometrii. Ruční přestavba geometrie a výpočet interakcí napětí větev po větvi by byl nadměrně časově náročný a náchylný k chybám.

Tým Kirby se výzvě postavil a podařilo se mu ji překonat s vynikajícími výsledky. Pomocí BIM Links prostřednictvím aplikace IDEA StatiCa Checkbot Kirby integroval IDEA StatiCa přímo se STAAD.Pro. Topologie spoje, průřezy, sklony a víceúrovňové rotace spolu se všemi zatěžovacími stavy byly automaticky extrahovány a přeneseny do IDEA StatiCa. To eliminovalo potřebu ruční rekonstrukce a poskytlo okamžitý, ověřený výchozí bod. 

"Bylo velmi důležité, že jsme mohli exportovat data ze Staad.pro přímo do IDEA StatiCa Checkbot, což výrazně snížilo riziko chyby," uvádí Dr.Seham. 

Místo obálkových zatěžovacích stavů tým analyzoval přímo odpovídající účinky zatížení, což vedlo k ekonomičtějšímu návrhu. IDEA StatiCa zachytila plné interakce napětí v uzlu a ověřila spojení komplexními kontrolami založenými na normách, přičemž dokončila během hodin to, co by jinak vyžadovalo rozsáhlé inženýrské úsilí.

Úspora 20 % opakující se práce u každého z více než 150 podobných spojení

Mírné geometrické odchylky v hangáru znamenaly, že mnoho uzlů bylo podobných, ale ne identických. Inženýři by museli každé spojení znovu modelovat a znovu kontrolovat samostatně, což by bylo opakující se, časově náročné a riskující nekonzistenci.

Kirby našel způsob, jak proces výrazně zkrátit, aby se mohli soustředit na náročnou práci, kde jejich dovednosti záleží nejvíce. Použili funkci Propose & Publish, modelovali spojení jednou v IDEA StatiCa a publikovali ho do své interní knihovny šablon, aby bylo možné ho znovu použít všude, kde se vyskytuje podobný uzel.

Jednoduchým navržením uložené šablony do nového umístění se vyhnuli začínání od nuly. To výrazně snížilo inženýrský čas a zajistilo jednotnou kvalitu napříč všemi osovými liniemi.

Zkrácení času na sdílení návrhů spojení s týmem pro detaily

Konvenčně by inženýři připravili podrobné náčrty pro každé spojení a poslali je týmu pro detaily, což vedlo k dlouhým cyklům vzájemného ověřování a vysokému riziku nesprávné interpretace při přenosu návrhů do Tekly.

Jako obvykle inženýři Kirby našli způsob, jak tento problém vyřešit: sdíleli přímé odkazy na IDEA StatiCa Viewer se svým týmem pro detaily. To umožnilo detailistům otevřít modely spojení online, prohlédnout si každou desku, svar a šroub a poté přímo modelovat detaily v Tekle. To eliminovalo potřebu přípravy náčrtů, snížilo kontrolní cykly a zefektivnilo komunikaci mezi inženýrskými týmy a týmy pro detaily.

Seznamte se s inženýry Kirby

Dr. Seham Ahmed El Saeed má 20 let zkušeností v ocelových konstrukcích jako návrhářka, vědkyně, výzkumnice a aktivní publikující autorka. V současné době je odpovědnou technickou manažerkou pro školení a rozvoj společnosti Kirby v inženýrských kancelářích v oblasti MEA.

Shahul Hameed je stavební inženýr a manažer kreslení ve společnosti Kirby Building Systems & Structures, India Pvt Ltd. Má více než 25 let zkušeností a specializuje se na konstrukční ocel a předem navržené stavební systémy.