Über das Projekt
Eine große schwedische Papierfabrik benötigte den Entwurf und die Analyse von Kranträgern, die für den Schwerlastbetrieb geeignet sind. Die Tragwerkskonstruktion musste den Anforderungen verschiedener Krantypen mit einer Tragfähigkeit von bis zu 30 Tonnen gerecht werden, wobei das Eigengewicht und die Betriebsbelastungen zu berücksichtigen waren. Das Projekt umfasste die Planung von Stirnplattenverbindungen und Endstützenanschlüssen sowie die Analyse der Struktur im Hinblick auf ihre Langzeitbeständigkeit unter erheblicher zyklischer Belastung.
Die Verantwotlichen für das Projekt
TIM Global Engineering mit Sitz in Serbien ist auf Hochbau, Stahlbau und Verbindungsdesign spezialisiert und liefert Projekte mit Präzision und Effizienz vom Konzept bis zur Installation. Das multidisziplinäre Team, zu dem Hoch-, Tief- und Maschinenbauingenieure gehören, wird durch fortschrittliche Technologien wie Building Information Modeling (BIM) und Finite-Elemente-Analyse (FEA) unterstützt. Mit strengen Qualitätssicherungsprozessen und Prüfungen durch Diplomingenieure stellt das Unternehmen sicher, dass die Projekte fehlerfrei, termingerecht und im Rahmen des Budgets durchgeführt werden. Ihr Fachwissen erstreckt sich auf Industriegebäude, Flugzeugdocks, Plattformen und vieles mehr, wobei sie innovative Tools wie IDEA StatiCa mit globaler Erfahrung kombinieren, um komplexe Designherausforderungen zu bewältigen und gleichzeitig einen guten Ruf für Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu erhalten.
Technische Herausforderungen
Die größte Herausforderung bestand darin, zuverlässige Stahlbauverbindungen zu schaffen, die den strengen Anforderungen an die Ermüdungsfestigkeit genügen und gleichzeitig eine nahtlose Montage und einen effizienten Materialeinsatz gewährleisten. Das Projekt musste auch die sich weiterentwickelnden Eurocode-Normen einhalten und vorgespannte Schrauben berücksichtigen, um ermüdungsspezifische Spannungsbereiche zu berücksichtigen.
Lösungen und Ergebnisse
Der Arbeitsablauf begann mit einer globalen Strukturanalyse in RFEM, wobei Kräfte und geometrische Details direkt in IDEA StatiCa exportiert wurden. Der Entwurfsprozess umfasste dann mehrere Iterationen zur Verfeinerung der Verbindungsgeometrien und zur Validierung der Ermüdungsleistung. Die Ermüdungsanalyse erwies sich als entscheidend für die Gewährleistung der Betriebsfestigkeit, insbesondere für Kranträger, die Brückenkräne mit schweren zyklischen Belastungen tragen.
Das Projekt umfasste fünf verschiedene Typen von Kranträgern, die jeweils für spezifische betriebliche und strukturelle Anforderungen ausgelegt waren. Einige Träger wurden an Betonstützen verankert, während andere von Stahlstützen getragen wurden, je nach ihrer Lage innerhalb der Fabrik. Um den unterschiedlichen Betriebslasten gerecht zu werden, umfasste die Konstruktion mehrere Verbindungsstellen, die auf die verschiedenen Belastungsstufen zugeschnitten waren - von Verbindungen mit geringer Belastung bis hin zu Verbindungen mit mittlerer und hoher Belastung, wobei jeweils unterschiedliche Geometrien und Materialien berücksichtigt wurden.
Es ist viel einfacher, alles in IDEA StatiCa zu machen, als die Excel-Tabellen auszufüllen und dann die Tabellen mehrfach zu ändern - das kostet viel mehr Zeit, als die Verbindung in IDEA StatiCa zu ändern.
Miloš Marković
CTO und leitender Bauingenieur – TIM Global Engineering
Serbien
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model of the medium-load girder}}}\]
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Splice connection on the medium-load girder}}}\]
Der für die schwerste Last ausgelegte Träger trug zwei Kräne mit einer Tragfähigkeit von jeweils 30 Tonnen. Die Kräne selbst hatten ein Eigengewicht zwischen 20 und 30 Tonnen, was zu erheblichen zyklischen Belastungen der Struktur führte. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurde der Träger mit einem HEA500-Profil spezifiziert, das die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit bietet. Mit IDEA StatiCa Connection wurde eine erweiterte Ermüdungsanalyse durchgeführt , wobei Spannungsbereichsberechnungen genutzt wurden, um sicherzustellen, dass die Konstruktion einer längeren zyklischen Belastung standhält und gleichzeitig die strukturelle Integrität beibehält.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model of the heavy-load girder}}}\]
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Splice connection on the heavy-load girder}}}\]
Die Integration von RFEM und IDEA StatiCa ermöglichte es uns, Kräfte zu übertragen und uns auf die effiziente Verfeinerung von Verbindungsentwürfen zu konzentrieren. Die Ermüdungsanalyse war für uns bei diesem Projekt ein entscheidender Faktor, insbesondere im Hinblick auf Brückenkranlasten und die Einhaltung des Eurocodes.
Miloš Marković
CTO und leitender Bauingenieur – TIM Global Engineering
Serbien
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{End support of the crane girder at the steel column}}}\]
Fazit
Die erfolgreiche Konstruktion und Analyse der Kranträger für die schwedische Papierfabrik unterstreicht die entscheidende Rolle moderner technischer Werkzeuge bei der Bewältigung komplexer struktureller Herausforderungen. Durch den Einsatz von IDEA StatiCa Connection konnte das Team von TIM Global Engineering präzise, ermüdungsbeständige Verbindungen liefern, die auf unterschiedliche Lastanforderungen zugeschnitten sind, von leichten bis hin zu schweren Einsätzen. Die nahtlose Integration von globaler Analyse und Verbindungsdesign, gepaart mit robusten Ermüdungsanalysefunktionen, gewährleistete die Einhaltung der Eurocode-Standards und optimierte gleichzeitig die Arbeitseffizienz. Das Ergebnis ist eine langlebige, leistungsstarke Struktur, die den anspruchsvollen Betrieb der Fabrik über Jahre hinweg unterstützen kann und die Wirksamkeit moderner Software bei der Bereitstellung innovativer und zuverlässiger technischer Lösungen demonstriert.
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