ملاحظة المحرر: نشرت المقالة التالية في عدد تموز / يوليو من الدولية للشحن الجاف.
بواسطة Zane Wells for Dome Technology
يتطلب بناء قبة متينة لتخزين كميات كبيرة أكثر بكثير من تضخيم شكل مقبب ووضع الخرسانة باستخدام طريقة الخرسانة المرشوشة داخل القبة. كما يتطلب أن تكون القبة مصممة لتناسب الضغوط التي ستواجهها طوال حياتها.
لضمان هيكل طويل الأمد ، يستخدم مهندسو Dome Technology تحليل العناصر المحدودة لتحديد كيفية تصرف القبة عند تطبيق الأحمال. وتشمل هذه الأحمال الوزن الذاتي والثلج والرياح والزلازل بالإضافة إلى أحمال الضغط من المواد المخزنة. تؤثر كل هذه الأحمال على الضغوط في القبة بطرق فريدة خاصة بها.
تخيل هذا: يتم تحديد حجم القبة بناءً على حجم التخزين المطلوب للمواد المخزنة ، ويتم افتراض السماكة الأولية بناءً على الخبرة السابقة. يستخدم المهندسون منهجية مغلقة الشكل تستند إلى نظرية الهندسة الكلاسيكية لتحديد السماكة والتعزيز المناسبين للهيكل. إنها نقطة البداية للتصميم ، إذا صح التعبير. يحدد حل النموذج المغلق الضغوط في الغلاف بسبب الأحمال المطبقة.
ثم يتم رسم الشكل الهندسي ، ويتم تحديد السماكة المطلوبة وكمية التعزيز في المخططات. توضح قوانين البناء المحلية معايير الإجهاد والانحراف للهيكل ، أو كيف ينبغي تصميم الهيكل لمقاومة الأحمال المطبقة. تتم كتابة قوانين البناء حول هياكل نموذجية للإطار والجدران الحاملة. تتصرف هذه الهياكل بطريقة مفهومة جيدًا. لا تقاوم الأغطية الخرسانية ، بما في ذلك القباب والصوامع ، الأحمال بنفس طريقة الهياكل الهيكلية والجدارية الحاملة ، لذلك يتم إجراء مزيد من التحليل لضمان الامتثال للكود وسلامة النظام.
يحدد تحليل العناصر المحدودة كيف ستتصرف القبة عند تطبيق الأحمال.
يتم إنشاء نموذج كمبيوتر للقبة في برنامج FEA. يقوم البرنامج بعد ذلك بتقسيم النموذج إلى أجزاء أصغر - العناصر المحدودة. يتم تطبيق الأحمال على نموذج القبة ، ويقوم البرنامج بتحليل القبة لتحديد الضغوط والانحرافات بسبب الأحمال المختلفة. يتم استخدام هذه الضغوط للتحقق من التعزيز المحدد ، وأي مناطق من تركيز الإجهاد يتم فحصها بشكل أكبر. تُستخدم انحرافات النظام لتحديد المناطق التي يُرجح أن تنحرف في حالات التحميل في العالم الحقيقي. مع تحديد هذه النقاط ، يمكن تحديد هيكل إضافي في الخطط.
هذه الأداة لا تقدر بثمن للعملاء لأنه يتم تحديد المناطق عالية الضغط واتخاذ الإجراءات لتصميم الهيكل الخرساني لمقاومة الأحمال على قبة القبة. فيما يلي ثلاث طرق يستفيد العملاء من FEA:
عمر أطول للهيكل
] من خلال تحديد أجزاء القبة التي ستتحمل العبء الأكبر من الضغط والأحمال من الداخل والخارج ، يتم تعزيز القبة عند الحاجة ، مما يعني أن الهيكل سيكون لديه القوة حيث يحتاج إليها لعقود قادمة.
على سبيل المثال ، قد يطلب العميل فتحة أكبر للوصول إلى المنتج المخزن ؛ ستعرض FEA مواد البناء المطلوبة لجعل القبة قوية بما يكفي لدعم الفتح. تعد FEA أيضًا طريقة مهمة لتحديد كيفية تصرف القبة عند دعم رأس أو ناقل على قمة القبة.
القضاء على الإنفاق غير الضروري
هذا يعمل في الاتجاه المعاكس أيضًا. في بعض الأحيان قد يفترض المهندس أن نقطة معينة في القبة يمكن اختراقها بأحمال إضافية ويقترح إضافة المزيد من التعزيزات هناك. لكن برنامج FEA يلغي التخمين (والرياضيات اليدوية) من خلال تحديد ما إذا كان هذا هو الحال بالفعل. عندما يحدث ذلك ، يتم التخلص من التعزيزات الإضافية غير الضرورية - وكذلك الإنفاق غير الضروري.
إعداد أفضل لأحداث الطقس
نظرًا لأن FEA تحلل كيفية تفاعل ضغوط الأعاصير والزلازل والأعاصير وأحمال الثلوج الكثيفة مع قبة القبة ، يمكن تصميم القبة نفسها لتحمل الكوارث الطبيعية بشكل أفضل. في مناطق الرياح العاتية ، مثل Tornado Alley في الولايات المتحدة ، أو المناطق الزلزالية العالية ، مثل تشيلي في أمريكا الجنوبية ، يكون هذا مفيدًا بشكل خاص.