编者注：以下文章发表于 XNUMX 月号 干货国际.
由 Zane Wells 为 Dome Technology 提供
建造一个用于大容量存储的耐用圆顶需要的不仅仅是给圆顶充气模型和在圆顶内使用喷射混凝土方法浇筑混凝土。 它还要求圆顶的设计要考虑到它在其生命周期中将遇到的压力。
为了确保结构持久耐用，圆顶技术工程师利用有限元分析来确定圆顶在施加载荷时的表现。 除了来自存储材料的压力载荷外，这些载荷还包括自重、雪、风和地震。 所有这些负载都以自己独特的方式影响圆顶中的应力。
想象一下：根据存储材料所需的存储体积确定圆顶的尺寸，并根据以前的经验假设初始厚度。 工程师使用基于经典工程理论的封闭式方法来确定结构的正确厚度和钢筋。 如果您愿意，这是设计的起点。 封闭形式的解决方案可识别由于施加的载荷而导致的壳中的应力。
然后绘制几何图形，并在计划中指定所需的厚度和钢筋数量。 当地建筑规范规定了结构的应力和挠度标准，或者结构应如何设计以抵抗施加的载荷。 建筑规范是围绕典型的框架和承重墙结构编写的。 这些结构以非常容易理解的方式运行。 混凝土外壳，包括圆顶和筒仓，不能像框架和承重墙结构一样抵抗载荷，因此需要进行进一步分析以确保系统符合规范和安全。
有限元分析确定施加载荷时圆顶的行为方式。
圆顶的计算机模型是在有限元分析软件中创建的。 然后，软件将模型分解成更小的部分——有限元。 对圆顶模型施加载荷，软件分析圆顶以确定各种载荷引起的应力和变形。 这些应力用于验证指定的钢筋，并进一步研究任何应力集中区域。 系统的挠度用于识别在实际负载情况下最有可能发生弯曲的区域。 确定了这些点后，可以在计划中指定其他结构。
该工具对客户来说非常宝贵，因为它可以识别高应力区域并采取措施设计混凝土结构以抵抗圆顶壳上的载荷。 以下是客户从 FEA 中受益的三种方式：
结构寿命更长
]通过确定圆顶的哪些部分将承受内外压力和载荷的冲击，圆顶在需要的地方得到加强，这意味着结构将在未来几十年需要的地方拥有强度。
例如，客户可能会要求更大的开口来访问存储的产品； FEA 将显示使圆顶足够坚固以支撑开口所需的建筑材料。 FEA 也是确定在圆顶顶部支撑顶部或传送带时圆顶将如何表现的重要方法。
消除不必要的开支
这也可以反过来。 有时，工程师可能会假设圆顶中的某个点可能会受到额外载荷的影响，并建议在那里增加更多的钢筋。 但是 FEA 软件通过识别是否确实如此，从而消除了猜测工作（和手动数学）。 当这种情况发生时，不必要的额外强化就被消除了——不必要的支出也是如此。
更好地为天气事件做准备
由于 FEA 分析了龙卷风、地震、飓风和大雪载荷的压力如何与圆顶外壳相互作用，因此可以设计圆顶本身以更好地抵御自然灾害。 在强风地区，如美国的龙卷风巷，或高地震地区，如南美的智利，这尤其有益。