Estructura de ensayo de blindaje de campo denominada "LaDiff", diseñada por TuB Tragwerk GmbH en la TU de Múnich.
Estudio de caso

80 Toneladas de carga, límites estrictos de deformación: Cómo Thomas Linder diseñó un blindaje radiológico con RFEM

Desafío

La planificación de una envolvente de protección radiológica para el espectrómetro de tres ejes «LaDiff» en el centro de investigación de neutrones FRM II de la TU Múnich supuso exigencias ingenieriles extremas. La estructura tuvo que soportar de forma segura cargas enormes —en total 80 toneladas, resultantes de un revestimiento de plomo de 5 cm de espesor— y, al mismo tiempo, cumplir límites de deformación extremadamente estrictos. Dado que los experimentos con neutrones además requieren un entorno sin influencias magnéticas, toda la subestructura tuvo que fabricarse con un acero inoxidable especial no magnético. Esto dio lugar a un sistema altamente hiperestático, cuyo dimensionamiento preciso lleva a muchos programas estándar de estructuras metálicas al límite.

Solución

Para hacer frente a esta compleja estructura portante, Thomas Linder apostó por el producto estrella RFEM de Dlubal Software en combinación con el Add-On Dimensionamiento de acero. El software permitió el modelado 3D exacto de la planta trapezoidal sin apoyos y de las vigas de techo dispuestas radialmente. Fue especialmente decisivo que RFEM pudiera gestionar sin problemas los requisitos especiales del material. El programa permitió verificaciones de estabilidad y cálculos de resistencia precisos para el acero inoxidable no magnético, garantizando así la seguridad y la extrema exactitud indispensables para una instalación de investigación de este tipo.

Ventajas

  • Posibilidades ampliadas de materiales: A diferencia de muchos programas limitados a aceros normales, el Add-On Dimensionamiento de acero permite el dimensionamiento sin problemas de materiales especiales como el acero inoxidable no magnético, incluidas todas las verificaciones de estabilidad.
  • Cálculos transparentes y comprensibles: La salida detallada de resultados muestra las ecuaciones exactas de la norma. Esto evita un carácter de “caja negra”, genera confianza y permite al ingeniero comprender cada verificación individual por barra.
  • Documentación fluida: La posibilidad de trabajar en paralelo en el modelo y en el protocolo de impresión es una gran ventaja. Funciones como las vistas definidas por el usuario, la impresión múltiple y la actualización automática del protocolo cuando se modifica el modelo hacen que la documentación sea altamente eficiente.
  • Soporte experto sobresaliente: Un contrato de servicio Pro garantiza un soporte telefónico rápido que también ayuda con temas especiales. Además, el equipo de Dlubal ofrece valiosos consejos sobre cómo hacer los flujos de trabajo más sencillos y rápidos.

Descripción del proyecto y diseño geométrico

Construida en la nave de guías de neutrones oeste de la fuente de neutrones de investigación Heinz Maier-Leibnitz (FRM II), la envolvente de protección radiológica «LaDiff» fue diseñada de manera que rodea por completo el campo experimental y apantalla de forma segura las emisiones de radiación. La estructura sirve para permitir experimentos con neutrones en un entorno controlado.

La envolvente se extiende sobre una planta trapezoidal de aprox. 10,0 m x 6,5 m, sin soportes interiores que interfieran. En el lado diagonal, el techo dispone de una abertura semicircular para el transporte de material al espacio experimental, la cual está delimitada por una viga anular apoyada sobre dos soportes. Desde allí, las vigas de techo dispuestas radialmente con altura de sección variable se extienden hacia el exterior.

Retos técnicos y planificación digital

Para garantizar la máxima protección frente a la radiación, toda la estructura fue provista de un revestimiento de plomo de 5 cm de espesor, montado sobre placas de acero inoxidable de 10 mm de espesor. La gestión de las 80 toneladas de carga procedentes del revestimiento, manteniendo al mismo tiempo unos límites estrictos de deformación mínima, supuso un reto central para el equipo. Además, toda la subestructura tuvo que fabricarse con un acero inoxidable especial no magnético.

Para resolver esta tarea, los ingenieros utilizaron ya en la planificación preliminar modelos 3D completos en RFEM, con el fin de obtener cargas de cimentación fiables para el sistema. En la fase de dimensionamiento, se calculó con precisión cada barra del pórtico, incluidos los verificaciones de estabilidad. La integración fluida del protocolo de impresión garantizó que cada ajuste quedara documentado de inmediato y de forma trazable para el ingeniero revisor.

¿Por qué Dlubal Software?

Para Thomas Linder y su equipo, Dlubal Software es la primera elección para proyectos que abarcan desde sistemas sencillos hasta complejos modelos 3D. El software convence de forma sostenible por:

  • Máxima versatilidad: Utilizable para todo, desde edificios de varias plantas hasta estructuras especiales o rehabilitaciones en construcción de madera, en las que articulaciones no lineales tienen en cuenta el deslizamiento de las uniones con espigas en barras.
  • Eficiencia integrada: Las funciones integradas, como los generadores de cargas de viento y nieve, ahorran un valioso tiempo en la definición de cargas.
  • Fiabilidad y claridad: Un cálculo estructural altamente eficiente, respaldado por un soporte ágil, ofrece a los ingenieros seguridad en sus resultados en todo momento.