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

80 Tonnellate di carico, limiti di deformazione rigorosi: come Thomas Linder ha progettato una schermatura contro le radiazioni con RFEM

Sfida

La progettazione di un involucro di schermatura delle radiazioni per lo spettrometro a tre assi „LaDiff“ presso il centro di ricerca sui neutroni FRM II della TU Monaco ha posto requisiti ingegneristici estremi. La struttura doveva assorbire in sicurezza carichi enormi – complessivamente 80 tonnellate, risultanti da un rivestimento in piombo spesso 5 cm – e allo stesso tempo rispettare limiti di deformazione estremamente rigorosi. Poiché gli esperimenti sui neutroni richiedono inoltre un ambiente privo di interferenze magnetiche, l’intera sottostruttura doveva essere realizzata in uno speciale acciaio inox amagnetico. Ciò ha portato a un sistema altamente iperstatico, il cui dimensionamento preciso porta molti programmi standard per l’acciaio al limite delle loro possibilità.

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 Dimensionamento acciaio. Il software ha consentito la modellazione 3D esatta della pianta trapezoidale senza pilastri e delle travi di solaio disposte radialmente. Particolarmente decisivo è stato il fatto che RFEM fosse in grado di gestire senza problemi i requisiti specifici dei materiali. Il programma ha consentito verifiche di stabilità e calcoli di resistenza precisi per l’acciaio inox amagnetico, garantendo così la sicurezza e l’estrema precisione indispensabili per una struttura di ricerca di questo tipo.

Vantaggi

  • Possibilità avanzate sui materiali: A differenza di molti programmi limitati agli acciai comuni, l’Add-On Dimensionamento acciaio consente il dimensionamento senza problemi di materiali speciali come l’acciaio inox amagnetico, comprese tutte le verifiche di stabilità.
  • Calcoli trasparenti e comprensibili: L’output dettagliato dei risultati mostra le equazioni esatte della norma. Ciò evita un carattere di “scatola nera”, crea fiducia e consente all’ingegnere di comprendere ogni singola verifica per ogni asta.
  • Documentazione senza soluzione di continuità: 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 esperto 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 nella sala del condotto di neutroni ovest della sorgente di neutroni di ricerca Heinz Maier-Leibnitz (FRM II), la schermatura radiologica „LaDiff“ è stata progettata in modo da racchiudere l’intera area sperimentale e schermare in modo sicuro le emissioni di radiazione. La struttura serve a consentire esperimenti con neutroni in un ambiente controllato.

La schermatura si estende su una pianta trapezoidale di ca. 10,0 m x 6,5 m senza puntelli interni di disturbo. Sul lato diagonale il solaio presenta un’apertura semicircolare per il trasporto del materiale nella sala sperimentale, contenuta da una trave anulare su due appoggi. Da lì si sviluppano verso l’esterno travi di solaio disposte radialmente con altezza della sezione variabile.

Sfide tecniche e progettazione digitale

Per garantire una protezione radiologica massima, l’intera costruzione è stata dotata di un rivestimento in piombo spesso 5 cm, montato su piastre in acciaio inossidabile spesse 10 mm. La gestione dei 80 tonnellate di carico derivanti dal rivestimento, rispettando al contempo rigorosamente le tolleranze di deformazione minime, ha rappresentato una sfida centrale per il team. Inoltre, l’intera sottostruttura doveva essere realizzata in uno speciale acciaio inossidabile amagnetico.

Per risolvere questo compito, già nella fase di progettazione preliminare gli ingegneri hanno utilizzato modelli 3D completi in RFEM per ottenere carichi di fondazione affidabili per il sistema. Nella fase di dimensionamento, ogni asta del telaio, comprese le verifiche di stabilità, è stata calcolata con precisione. L’integrazione senza soluzione di continuità del rapporto di stampa ha garantito che ogni modifica fosse documentata immediatamente e in modo comprensibile 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.