Полевой эксперимент по экранированию сооружения под названием «LaDiff», разработанный компанией TuB Tragwerk GmbH при Техническом университете Мюнхена.
Практический пример

80 тонн нагрузки, строгие предельные значения деформаций: как Томас Линдер с помощью RFEM спроектировал радиационную защиту

Проблема

Проектирование радиационной защитной оболочки для трехосевого спектрометра «LaDiff» в нейтронном исследовательском центре FRM II ТУ Мюнхена предъявляло чрезвычайно высокие инженерные требования. Конструкция должна была безопасно воспринимать огромные нагрузки — в общей сложности 80 тонн, обусловленные 5-сантиметровой свинцовой облицовкой, — и одновременно соблюдать крайне строгие предельные значения деформаций. Поскольку нейтронные эксперименты также требуют среды без магнитных помех, вся подконструкция должна была быть изготовлена из специальной немагнитной нержавеющей стали. Это привело к сильно статически неопределимой системе, точный расчет которой выводит многие стандартные программы для стальных конструкций за пределы их возможностей.

Решение

Для решения этой сложной несущей системы Thomas Linder использовал флагманский продукт RFEM от Dlubal Software в сочетании с дополнением Stahlbemessung. Программное обеспечение обеспечило точное 3D-моделирование безопорного трапециевидного плана и радиально расположенных балок перекрытия. Особо важным было то, что RFEM без проблем справился со специальными требованиями к материалу. Программа позволила выполнять точные расчеты устойчивости и несущей способности для немагнитной нержавеющей стали и тем самым обеспечила безопасность и чрезвычайную точность, которые абсолютно необходимы для исследовательского объекта такого типа.

Преимущества

  • Расширенные возможности по материалам: В отличие от многих программ, ограниченных обычными сталями, дополнение Stahlbemessung позволяет без проблем выполнять расчет специальных материалов, таких как немагнитная нержавеющая сталь, включая все проверки устойчивости.
  • Прозрачные и понятные расчеты: Детальная выдача результатов показывает точные уравнения из нормы. Это предотвращает «черный ящик», создает доверие и позволяет инженеру проследить каждую отдельную проверку для каждого стержня.
  • Бесшовная документация: Возможность параллельно работать в модели и в отчете является огромным преимуществом. Такие функции, как пользовательские виды, множественная печать и автоматическое обновление отчета при изменениях модели, делают документацию чрезвычайно эффективной.
  • Выдающаяся экспертная поддержка: Договор обслуживания Pro гарантирует быструю телефонную поддержку, которая помогает и по специальным вопросам. Команда Dlubal также дает ценные советы о том, как упростить и ускорить рабочие процессы.

Описание проекта и геометрическое оформление

Построенное в западном зале нейтроноводной галереи исследовательского нейтронного источника имени Гайнца Майера-Лейбница (FRM II), защитное ограждение от излучения «LaDiff» было спроектировано так, чтобы полностью охватывать всю экспериментальную зону и надежно экранировать излучение. Конструкция предназначена для проведения экспериментов с нейтронами в контролируемой среде.

Ограждение имеет трапециевидный план размером примерно 10,0 м x 6,5 м без мешающих внутренних опор. Со стороны диагонали в перекрытии предусмотрено полукруглое отверстие для транспортировки материалов в экспериментальное помещение, которое охвачено кольцевой балкой, опирающейся на две стойки. Отсюда радиально расходятся потолочные балки переменной высоты сечения.

Технические вызовы и цифровое проектирование

Чтобы обеспечить максимальную радиационную защиту, вся конструкция была снабжена свинцовой облицовкой толщиной 5 см, смонтированной на пластинах из нержавеющей стали толщиной 10 мм. Преодоление нагрузки в 80 тонн от облицовки при одновременном строгом соблюдении минимальных допусков по деформациям было одной из ключевых задач для команды. Кроме того, вся подконструкция должна была быть изготовлена из специальной немагнитной нержавеющей стали.

Для решения этой задачи инженеры уже на стадии предварительного проектирования использовали подробные 3D-модели в RFEM, чтобы получить надежные нагрузки на основание для системы. На стадии расчета каждый стержень рамы был точно рассчитан, включая проверки устойчивости. Бесшовная интеграция протокола печати обеспечила при этом, что каждое изменение сразу же документировалось и было понятно для проверяющего инженера-расчетчика.

Почему Dlubal Software?

Для Томаса Линдера и его команды Dlubal Software — первый выбор для проектов, которые варьируются от простых систем до сложных 3D-моделей. Программное обеспечение убедительно демонстрирует свои преимущества благодаря:

  • Высочайшей универсальности: Применимо для всего — от многоэтажных зданий до специальных конструкций или реконструкций в деревянном строительстве, где нелинейные шарниры учитывают проскальзывание соединений на шкантах.
  • Интегрированной эффективности: Встроенные функции, такие как генераторы ветровой и снеговой нагрузки, экономят ценное время при определении нагрузок.
  • Надежности и ясности: Высокоэффективный статический расчет, поддерживаемый оперативной службой поддержки, в любое время дает инженерам уверенность в результатах.