Struttura sperimentale di schermatura del campo denominata "LaDiff", progettata da TuB Tragwerk GmbH presso la TU di Monaco.
Casi studio

80 tonnellate e spostamenti generalizzati limitati: come Thomas Linder ha progettato una schermatura contro le radiazioni con RFEM

Sfida

La progettazione di una schermatura di radioprotezione per lo spettrometro a tre assi „LaDiff“ presso il centro di ricerca sui neutroni FRM II dell'università tecnica di Monaco ha comportato requisiti ingegneristici estremi. La struttura doveva sostenere in sicurezza carichi enormi – un totale di 80 tonnellate derivanti da un rivestimento in piombo spesso 5 cm – rispettando al contempo limiti di spostamenti generalizzati estremamente severi. Poiché gli esperimenti con i neutroni richiedono inoltre un ambiente privo di interferenze magnetiche, l'intera sottostruttura doveva essere realizzata in uno speciale acciaio inox non magnetico. Ciò ha dato vita a un sistema altamente iperstatico, la cui progettazione accurata spinge molti programmi di calcolo standard per l'acciaio al limite delle proprie capacità.

Soluzione

Per affrontare questa complessa struttura portante, Thomas Linder ha scelto il prodotto di punta RFEM di Dlubal Software in combinazione con l’add-on Verifica acciaio. Il software ha permesso di modellare esattamente in 3D la pianta trapezoidale priva di pilastri interni e le travi di copertura disposte radialmente. Un aspetto particolarmente cruciale è stato il fatto che RFEM abbia gestito i requisiti speciali del materiale senza alcun problema. Il programma ha consentito verifiche di stabilità precise e calcoli della capacità portante per l'acciaio inox non magnetico, garantendo così la sicurezza e l'estrema precisione che sono essenziali per un centro di ricerca di questo tipo.

Vantaggi

  • Opzioni estese sui materiali: A differenza di molti programmi limitati agli acciai comuni, l’add-on Verifica acciaio consente il dimensionamento senza problemi di materiali speciali come l’acciaio inox amagnetico, comprese tutte le verifiche di stabilità.
  • Calcoli trasparenti e tracciabili: L’output dettagliato dei risultati mostra le equazioni esatte delle norme tecniche. Ciò evita un carattere di “scatola nera”, crea fiducia e consente all’ingegnere di comprendere ogni singola verifica per ogni asta.
  • Documentazione fluida e integrata: La possibilità di lavorare in parallelo nel modello e nel protocollo di stampa è un enorme vantaggio. Funzioni come le viste personalizzate, la stampa multipla e l’aggiornamento automatico del protocollo in caso di modifiche al modello rendono la documentazione altamente efficiente.
  • Supporto tecnico eccellente: Un contratto di assistenza Pro garantisce un rapido supporto telefonico, utile anche per tematiche speciali. Il team Dlubal fornisce inoltre preziosi suggerimenti su come rendere i flussi di lavoro più semplici e rapidi.

Descrizione del progetto e configurazione geometrica

Realizzata all'interno della sala del condotto di neutroni ovest della sorgente di neutroni della ricerca Heinz Maier-Leibnitz (FRM II), la schermatura di radioprotezione "LaDiff" è stata progettata per racchiudere l'intera area sperimentale e isolare in modo sicuro le emissioni di radiazioni. La struttura consente di eseguire esperimenti con i neutroni in un ambiente protetto.

La schermatura si estende su una pianta trapezoidale di ca. 10,0 m x 6,5 m senza pilastri interni intermedi. Sul lato diagonale, il solaio presenta un'apertura semicircolare per il trasporto dei materiali all'interno della sala sperimentale, sostenuta da una trave ad anello su due appoggi. Da questa si sviluppano verso l'esterno travi secondarie disposte radialmente e caratterizzate da un'altezza della sezione variabile.

Sfide tecniche e progettazione digitale

Per garantire la massima radioprotezione, l'intera struttura è stata dotata di un rivestimento in piombo dello spessore di 5 cm, montato su piastre in acciaio inox spesse 10 mm. Gestire le 80 tonnellate di carico derivanti dal rivestimento, rispettando rigorosamente tolleranze di spostamenti generalizzati minimi, ha rappresentato la sfida principale per il team di progettazione. Inoltre, l'intera sottostruttura doveva essere realizzata in uno speciale acciaio inox non magnetico.

Per superare questa sfida, gli ingegneri si sono serviti di modelli 3D completi in RFEM già nella fase di progettazione preliminare, così da ricavare carichi della fondazione affidabili per il sistema. Nella fase di verifica strutturale, ogni singola asta del telaio è stata calcolata con precisione, incluse le verifiche di stabilità. L'integrazione fluida della relazione di calcolo ha garantito che ogni modifica venisse documentata immediatamente e in modo chiaro per il revisore dei calcoli statici.

Perché Dlubal Software?

Per Thomas Linder e il suo team, Dlubal Software è la prima scelta per progetti che spaziano da sistemi semplici a complessi modelli 3D. Il software convince in modo duraturo grazie a:

  • Massima versatilità: Utilizzabile per tutto, da edifici multipiano a strutture speciali o interventi di risanamento nel legno, nei quali cerniere non lineari tengono conto dello scorrimento delle connessioni con spinotti.
  • Efficienza integrata: Funzioni integrate come i generatori di carichi da vento e neve fanno risparmiare tempo prezioso nella definizione dei carichi.
  • Affidabilità e chiarezza: Una modellazione statica altamente efficiente, supportata da un’assistenza reattiva, offre agli ingegneri sicurezza in ogni momento sui risultati ottenuti.