編按：以下文章發表於《 國際乾貨.

作者：Zane Wells，圓頂技術公司

建造一個用於大容量存儲的耐用圓頂需要的不僅僅是對圓頂空氣模型進行充氣並使用噴射混凝土方法在圓頂內部澆築混凝土。它還要求圓頂的設計能夠承受其在使用壽命期間遇到的壓力。

為了確保結構持久耐用，Dome Technology 工程師利用有限元素分析來確定圓頂在施加負載時的表現。除了來自儲存材料的壓力載荷之外，這些載荷還包括自重、雪、風和地震。所有這些負荷都以自己獨特的方式影響圓頂中的應力。

想像一下：圓頂的尺寸是根據儲存材料所需的儲存體積確定的，並且根據先前的經驗假設初始厚度。工程師使用基於經典工程理論的封​​閉式方法來確定結構的正確厚度和加固。如果你願意的話，這是設計的起點。封閉式解決方案確定了由於施加的載荷而導致的殼體中的應力。

然後繪製幾何形狀，並在平面圖上指定所需的厚度和鋼筋數量。當地建築規範規定了結構的應力和撓度標準，或結構應如何設計以抵抗施加的載荷。建築規範是圍繞著典型的框架和承重牆結構編寫的。這些結構的行為方式非常容易理解。包括圓頂和筒倉在內的混凝土殼體不能以與框架和承重牆結構相同的方式抵抗載荷，因此需要進一步分析以確保系統的規範合規性和安全性。

有限元素分析確定圓頂在施加負荷時的表現。

圓頂的電腦模型是在 FEA 軟體中創建的。然後，軟體將模型分解成更小的部分——有限元素。將載荷應用於圓頂模型，軟體分析圓頂以確定各種載荷引起的應力和變形。這些應力用於驗證指定的加固，並進一步研究任何應力集中的區域。系統的偏轉用於識別在實際負載情況下最有可能彎曲的區域。確定了這些點後，可以在計劃中指定其他結構。

該工具對於客戶來說非常寶貴，因為可以識別高應力區域並採取措施設計混凝土結構以抵抗圓頂外殼上的負載。以下是客戶從 FEA 中受益的三種方式：

結構壽命較長

]透過確定穹頂的哪些部分將首先承受內部和外部的壓力和負荷，穹頂在需要的地方得到加固，這意味著該結構將在未來幾十年內保持所需的強度。

例如，客戶可能會要求更大的開口來存取儲存的產品； FEA 將展示需要哪些建築材料才能使圓頂足夠堅固以支撐開口。 FEA 也是確定當穹頂或傳送帶支撐在穹頂頂部時穹頂表現如何的重要方法。

消除不必要的支出

這也適用於相反的情況。有時，工程師可能會假設圓頂中的某個點可能會受到額外負載的影響，並建議在那裡添加更多的加固。但 FEA 軟體透過識別情況是否確實如此，消除了猜測工作（和手動數學）。當這種情況發生時，不必要的額外強化就被消除了——不必要的支出也被消除了。

為天氣事件做好更好的準備

由於 FEA 分析了龍捲風、地震、颶風和大雪荷載的壓力如何與穹頂外殼相互作用，因此穹頂本身可以設計為更好地抵禦自然災害。在強風地區，如美國的龍捲風地帶，或高地震地區，如南美洲的智利，這尤其有益。