Egy észak-svédországi akvakultúra-infrastruktúra projekt különleges tartószerkezeti megoldásokat igényelt egy támfalhoz kapcsolódó ponton- és hídrendszer kialakításához, édesvízi környezetben. A göteborgi székhelyű UNDEKO építőmérnöki és környezetmérnöki tanácsadó cég a FEM-Design szoftvert választotta az összetett feladat megoldásához. A program dinamikai analízis lehetőségei és könnyen használható modellezőeszközei segítségével olyan robusztus szerkezetet terveztek, amely az évszakos vízszintváltozások, a hullámterhek és a kikötési terhek mellett is biztonságosan működik.
A projekt rövid áttekintése
A projekt egy új, észak-svédországi halfeldolgozó létesítmény része. Célja, hogy a parttól távolabb elhelyezkedő halnevelő ketreceket egy úszó pontonon és egy 20 méteres hídon keresztül összekapcsolják a szárazfölddel. A rendszer egy vasbeton támfalhoz kapcsolódik, amely egy 70 méteres mólót támaszt meg, és szélsőséges környezeti viszonyok között is biztosítja az egész éves megközelíthetőséget és használhatóságot.
A szerkezetet 2024-ben tervezték, a betonozás a nyár folyamán elkészült, az üzembe helyezés pedig 2027-ben várható. A támfal tervezésénél figyelembe kellett venni a jelentős közlekedési terheket, a kikötő hajók ütközésszerű hatásait, valamint a hullámzásból származó függőleges és vízszintes rezgéseket.
Mérnöki kihívások
A projekt több szempontból is összetett mérnöki feladatot jelentett:
- Hullám–szerkezet kölcsönhatás: a pontonrendszer mozgása a hullámzás hatására időben változik, ezért viselkedését gerjesztett, csillapított harmonikus rezgő rendszerként modellezték.
- Rezonancia elkerülése: a sajátfrekvenciák hangolásával biztosítani kellett, hogy a szerkezet természetes frekvenciái ne essenek egybe a jellemző hullámfrekvenciákkal.
- Évszakos vízszintváltozás: Ta vízszint akár 7 méteres ingadozása miatt több üzemi állapotot is vizsgálni kellett.
- Összetett dinamikai terhelés: időtörténeti analízisre volt szükség a szél és a hullámzás okozta ütésszerű és periodikus terhek modellezéséhez.
Miért választotta az UNDEKO a FEM-Design szoftvert?
A modellezést és az analízist Lorenzo Guastalli, az UNDEKO tartószerkezeti tervezője vezette:
„Ha összetett tehereloszlásokat és dinamikai teherkombinációkat kell modelleznünk, számunkra a FEM-Design az első választás. Kellő rugalmasságot ad az egyedi feladatokhoz, miközben jól strukturált tervezőeszközöket kínál sokféle szerkezettípushoz, a hidaktól az épületekig.” – emeli ki Lorenzo Guastalli.
A FEM-Design választása mellett több szempont is szólt:
- időben változó terhek megadása egyedi időtörténeti görbékkel,
- anyagok és teherfajták rugalmas megadása,
- intuitív munkafolyamat és zökkenőmentes DWG-import,
- integrált méretezési és dokumentációs környezet.
1. ábra – Alaplemez és támfal a móló stabilizálására.
Felhasznált fő funkciók
A projekt egyik kulcsfontosságú eleme a FEM-Design időtörténet-analízise volt. Lorenzo szeizmikus mérnöki tapasztalataira támaszkodva a hullámterheket időlépésekben változó terhek sorozataként írta le:
„Ilyen típusú számítást korábban még nem végeztem. A hullámcsúcsokat különálló, pulzáló terhekként közelítettem, és egyedi időtörténetet definiáltam hozzájuk. A megközelítés végül jól bevált” – magyarázza Lorenzo.
2. ábra – Időtörténeti analízis FEM-Designban.
A projektben az időtörténeti analízis mellett több más FEM-Design funkció is fontos szerepet kapott:
- a szerkezeti rendszer pontos 3D modellezése,
- támaszmozgások modellezése a vízszintváltozásból adódó geometriai eltolódások figyelembevételéhez,
- teheresetek definiálása változó környezeti feltételek mellett,
- vasalási és betonrészlettervek automatikus generálása,
- kivitelezési rajzokhoz használható, exportálható eredmények.
Integrált munkafolyamat és tervezési előnyök
Az UNDEKO a FEM-Design szoftvert a tervezési folyamat több szakaszában is használta, a kezdeti koncepciómodellezéstől a végleges dokumentációig. A csapat számára ez több előnyt is jelentett:
- dőmegtakarítás: a DWG-import gyors modellépítést tett lehetővé, az analízis és a méretezés egy környezetben történő elvégzése pedig csökkentette a munkafolyamat lépéseit.
- Pontosabb tervezés: a FEM-Design részletes képet adott a 3D tehereloszlásról, különösen időben változó terhek esetén, ami gazdaságosabb beton- és vasalási méretek kialakítását segítette.
- Költséghatékonyság: az optimalizált méretezés elkerülte a túlzott anyagfelhasználást, ezáltal csökkentette az építési költségeket.
- Belső szakmai kompetencia: a dinamikai analízist külső bővítmények nélkül tudták elvégezni, így az UNDEKO saját csapaton belül is tovább tudta fejleszteni a hullámhatásokkal terhelt projektekhez szükséges szaktudást.
3. ábra – Rendkívüli teher egy 40 000 kg tömegű, 3 csomós sebességgel ütköző hajóból.
Ügyfélvisszajelzés
„Ha egy projektben dinamikai hatásokkal és sok változóval kell dolgoznunk, a FEM-Design átfogó és jól kezelhető megoldást ad. Kellően rugalmas az egyedi kihívásokhoz, de a mindennapi tervezési feladatokhoz is megbízható eszközöket kínál. Az IFC-export gördülékenysége különösen hasznos, mert megkönnyíti az együttműködést a BIM-mérnökökkel” – összegzi Lorenzo Guastalli.
Az UNDEKO a jövőbeli tengeri és infrastrukturális projektjeiben is FEM-Design-nal kíván dolgozni. A dinamikai analízis és a tartószerkezeti méretezés egy közös környezetben végezhető el, ami különösen hasznos az akvakultúra és a part menti mérnöki létesítmények összetett feladatainál.
Ügyfélbemutató
Az UNDEKO AB svéd mérnöki tanácsadó vállalat, amely tengeri infrastruktúrára, akvakultúra-rendszerekre és környezetvédelmi megoldásokra specializálódott. Bár a céget mindössze két éve alapították, máris innovatív és fenntartható mérnöki megoldásairól ismert szárazföldi és vízi projektekben egyaránt. Szaktudásuk az építőmérnöki tervezéstől az ökológiai hatásvizsgálatokig terjed, megoldásaikban pedig a műszaki megalapozottság és a környezeti felelősségvállalás egyaránt fontos szerepet kap.
