Estrutura experimental de blindagem de campo denominada "LaDiff", projetada pela TuB Tragwerk GmbH na Universidade Técnica de Munique.
Estudo de caso

80 toneladas de carga, limites de deformação rigorosos: como Thomas Linder Construiu uma estrutura de proteção contra radiação com o RFEM

Desafio

O projeto de uma blindagem de proteção contra radiação para o espectrómetro de três eixos "LaDiff" no centro de investigação de neutrões FRM II da Universidade Técnica de Munique impôs exigências extremas de engenharia. A estrutura teve de suportar com segurança cargas enormes – no total 80 toneladas, resultantes de um revestimento de chumbo com 5 cm de espessura – e, ao mesmo tempo, cumprir limites de deformação extremamente rigorosos. Como os ensaios de neutrões também exigem um ambiente sem influências magnéticas, toda a subestrutura teve de ser executada em aço inoxidável especial não magnético. Isto levou a um sistema altamente hiperestático, cujo dimensionamento preciso leva muitos programas de estruturas de aço padrão aos seus limites.

Solução

Para dominar esta estrutura complexa, Thomas Linder recorreu ao principal produto da Dlubal Software, o RFEM em combinação com o módulo Dimensionamento de aço. O software permitiu a modelação 3D exata da planta trapezoidal sem pilares e das vigas de cobertura dispostas radialmente. Foi particularmente decisivo que o RFEM conseguisse lidar sem problemas com os requisitos especiais de material. O programa permitiu verificações precisas de estabilidade e cálculos de resistência para o aço inoxidável não magnético, garantindo assim a segurança e a extrema precisão indispensáveis numa instalação de investigação deste tipo.

Vantagens

  • Opções avançadas de materiais: ao contrário de muitos programas, que se limitam a aços correntes, o módulo Dimensionamento de aço permite o dimensionamento sem problemas de materiais especiais, como aço inoxidável não magnético, incluindo todas as verificações de estabilidade.
  • Cálculos transparentes e compreensíveis: a apresentação detalhada dos resultados mostra as equações exatas da norma. Isto evita um carácter de "caixa negra", gera confiança e permite ao engenheiro acompanhar cada verificação de cada barra individualmente.
  • Documentação integrada: a possibilidade de trabalhar em paralelo no modelo e no relatório de impressão é uma enorme vantagem. Funções como vistas personalizadas, impressão múltipla e atualização automática do relatório quando o modelo é alterado tornam a documentação altamente eficiente.
  • Apoio especializado de excelência: um contrato de serviço Pro garante apoio telefónico rápido, que também ajuda em temas específicos. A equipa da Dlubal fornece ainda dicas valiosas sobre como tornar os fluxos de trabalho mais simples e mais rápidos.

Descrição do projeto e conceção geométrica

Construída no pavilhão de condutores de neutrões oeste da Fonte de Neutrões para Investigação Heinz Maier-Leibnitz (FRM II), a blindagem de proteção contra radiação "LaDiff" foi concebida para cobrir todo o campo experimental e, assim, reduzir eficazmente as emissões de radiação. A estrutura serve para possibilitar experiências com neutrões num ambiente controlado.

A blindagem transpõe uma planta trapezoidal com dimensões de aproximadamente 10,0 m × 6,5 m sem apoios intermédios. No lado diagonal, a estrutura de cobertura apresenta um recorte semicircular para permitir a introdução de material no espaço de experimentação, o qual é emoldurado por uma viga anelar apoiada em dois pilares. A partir daí, estendem-se vigas de cobertura dispostas radialmente, com a altura da secção transversal a diminuir para o exterior.

Desafios técnicos e planeamento digital

Para garantir a máxima proteção contra radiação, toda a estrutura recebeu um revestimento de chapas de chumbo com 5 cm de espessura, montadas sobre chapas de aço inoxidável de 10 mm de espessura. Superar a carga de 80 toneladas do revestimento, cumprindo ao mesmo tempo rigorosamente as tolerâncias mínimas de deformação, foi um desafio central para a equipa. Além disso, toda a subestrutura teve de ser fabricada em aço inoxidável especial não magnético.

Para resolver esta tarefa, os engenheiros utilizaram já na fase de planeamento preliminar modelos 3D abrangentes no RFEM, de modo a obter cargas de fundação fiáveis para o sistema. Na fase de dimensionamento, cada barra do pórtico, incluindo as verificações de estabilidade, foi calculada com precisão. A integração perfeita do relatório de impressão assegurou, nesse processo, que cada ajuste fosse imediatamente documentado de forma compreensível para o engenheiro responsável pela verificação.

Porquê a Dlubal Software?

Para Thomas Linder e a sua equipa, a Dlubal Software é a primeira escolha para projetos que vão desde sistemas simples até modelos 3D complexos. O software convence de forma duradoura através de:

  • Máxima versatilidade: aplicável a tudo, desde edifícios de vários pisos até construções especiais ou reabilitações em estruturas de madeira, nas quais articulações não lineares consideram o deslizamento de ligações com cavilhas.
  • Eficiência integrada: funções integradas, como os geradores de cargas de vento e neve, poupam tempo precioso na definição das ações.
  • Fiabilidade e clareza: uma análise estrutural altamente eficiente, apoiada por um suporte ágil, confere aos engenheiros segurança nos seus resultados em qualquer momento.