편집자 주: 다음 기사는 XNUMX월호에 실렸습니다. 드라이 카고 인터내셔널.
돔 기술을 위한 Zane Wells 작성
대량 보관을 위한 내구성 있는 돔을 구축하려면 돔형 에어폼을 팽창시키고 돔 내부에 숏크리트 공법을 사용하여 콘크리트를 타설하는 것보다 훨씬 더 많은 작업이 필요합니다. 또한 돔은 일생 동안 직면하게 될 응력을 위해 설계되어야 합니다.
오래 지속되는 구조를 보장하기 위해 Dome Technology 엔지니어는 유한 요소 분석을 활용하여 하중이 적용될 때 돔이 어떻게 작동할지 결정합니다. 이러한 하중에는 저장된 재료의 압력 하중 외에도 자중, 눈, 바람 및 지진이 포함됩니다. 이러한 모든 하중은 고유한 방식으로 돔의 응력에 영향을 줍니다.
상상해 보십시오. 돔은 저장된 재료에 필요한 저장 부피를 기준으로 크기가 지정되고 이전 경험을 기반으로 초기 두께가 가정됩니다. 엔지니어는 구조의 정확한 두께와 보강을 식별하기 위해 고전 공학 이론에 기반한 폐쇄형 방법론을 사용합니다. 원한다면 디자인의 시작점입니다. 폐쇄형 솔루션은 적용된 하중으로 인한 쉘의 응력을 식별합니다.
그런 다음 형상이 작성되고 필요한 두께와 철근량이 계획에 지정됩니다. 지역 건축 법규는 구조물에 대한 응력 및 처짐 기준 또는 적용된 하중을 견디도록 구조물을 설계하는 방법을 설명합니다. 건물 코드는 일반적인 프레임 및 베어링 벽 구조를 중심으로 작성됩니다. 이러한 구조는 매우 잘 이해되는 방식으로 작동합니다. 돔 및 사일로를 포함한 콘크리트 쉘은 프레임 및 베어링 벽 구조와 동일한 방식으로 하중을 견디지 않으므로 코드 준수 및 시스템 안전을 보장하기 위해 추가 분석이 수행됩니다.
유한 요소 해석은 하중이 적용될 때 돔이 어떻게 동작할지 결정합니다.
돔의 컴퓨터 모델은 FEA 소프트웨어에서 생성됩니다. 그런 다음 소프트웨어는 모델을 유한 요소라는 더 작은 조각으로 나눕니다. 돔 모델에 하중이 가해지면 소프트웨어가 돔을 분석하여 다양한 하중으로 인한 응력과 변형을 결정합니다. 이러한 응력은 지정된 보강을 확인하는 데 사용되며 응력 집중 영역이 추가로 조사됩니다. 시스템의 처짐은 실제 하중 상황에서 가장 좌굴될 가능성이 있는 영역을 식별하는 데 사용됩니다. 이러한 점을 식별하면 계획에 추가 구조를 지정할 수 있습니다.
이 도구는 높은 응력 영역을 식별하고 돔 쉘의 하중을 견디도록 콘크리트 구조물을 설계하기 위한 조치를 취하기 때문에 고객에게 매우 중요합니다. 고객이 FEA의 혜택을 받는 세 가지 방법은 다음과 같습니다.
구조의 수명 연장
]돔의 어느 부분이 내부와 외부의 압력과 하중을 견딜 것인지 식별함으로써 돔은 필요한 곳에서 보강되며, 이는 구조물이 앞으로 수십 년 동안 필요한 곳에서 강도를 갖게 될 것임을 의미합니다.
예를 들어, 고객은 저장된 제품에 액세스하기 위해 더 큰 구멍을 요청할 수 있습니다. FEA는 돔을 개구부를 지지할 만큼 충분히 강하게 만들기 위해 어떤 건축 자재가 필요한지 보여줄 것입니다. FEA는 헤드하우스 또는 컨베이어가 돔 정점에서 지지될 때 돔이 어떻게 작동할지 결정하는 중요한 방법이기도 합니다.
불필요한 지출 제거
이것은 역으로도 작동합니다. 때때로 엔지니어는 돔의 특정 지점이 추가 하중으로 인해 손상될 수 있다고 가정하고 거기에 더 많은 보강재를 추가할 것을 제안할 수 있습니다. 그러나 FEA 소프트웨어는 실제로 그런 경우인지 식별하여 추측 작업(및 수동 수학)을 제거합니다. 그런 일이 발생하면 불필요한 추가 강화가 제거되고 불필요한 지출도 제거됩니다.
기상 이벤트에 대한 더 나은 준비
FEA는 토네이도, 지진, 허리케인 및 폭설의 압력이 돔 쉘과 상호 작용하는 방식을 분석하기 때문에 돔 자체를 자연 재해에 더 잘 견디도록 설계할 수 있습니다. 미국의 Tornado Alley와 같이 바람이 많이 부는 지역이나 남미의 칠레와 같은 지진이 많은 지역에서는 특히 유용합니다.