nieuws

Slankere staalconstructies door slimmere software

Architectuur

ABT heeft zijn parametrische ontwerptool voor staalconstructies geoptimaliseerd.Dit leidt tot slankere constructies. Aanleiding vormde het ontwerp voor de communicatiemast van Chemelot-Campus in Geleen: een verlopend vakwerk in een getordeerde, getailleerde mast.

Slankere staalconstructies door slimmere software

De dertig meter hoge mast is bedoeld om Limburg te positioneren als een internationale regio met een goede balans tussen leefwaliteit en economische kracht. Dit wordt gecommuniceerd middels twee ledschermen in de top, die ook worden ingezet bij calamiteiten. De opdrachtgever wilde een markant element dat refereert aan de economische kracht en vitaliteit van de omgeving. Broekbakema ontwierp een getordeerde en getailleerde mast en ABT werd ingeschakeld om de constructie te berekenen.

 

render: Broekbakema 

Al snel bleek het ontwerp van de mast vol parameters te zitten die elkaar beïnvloeden. De beschikbare ruimte voor de benodigde onderhoudstrap binnenin de mast werd bijvoorbeeld beïnvloed door diens breedte, maar ook door de mate van taillering, de hoogte van de taille en de configuratie van de mast. De breedte van de mast en de onderlinge verhoudingen hadden vervolgens weer invloed op het dynamische gedrag van de mast. De configuratie van de mast, oftewel het aantal vakken in het vakwerk en het type gebruikte staven, had invloed op de helling van de diagonalen en de knooppunten. En het venijn zat in de taille; hier bleek vermoeiing maatgevend voor de buis op buis verbindingen te zijn.

 

De assemblage bij VDL Technics.Foto: VDL 

Kortom: te veel parameters om een geoptimaliseerde keuze te kunnen maken. Het was dus een must om de mast parametrisch te ontwerpen.

In eerste instantie zijn de partijen samen op zoek gegaan naar de optimale geometrie. Omdat deze direct invloed hadden op de constructie, was samenwerking hier al nodig.

Door de rotatie van de mast kwam de ene helft van de diagonalen naar binnen en kwam in conflict met de trap die voor onderhoud middenin de mast opgenomen moest worden. De andere helft van de diagonalen kwam naar buiten en kwam in conflict met het doek dat om de mast heen gespannen wordt. Constructief was het noodzakelijk om diagonalen in twee richtingen toe te passen, omdat de mast anders een te lage torsiefrequentie zou krijgen.

 

 Opbouw mast. Beeld: Chris van der Ploeg, ABT

De keuze van het aantal vakken van de vakwerkligger bleek ook op allerlei parameters van invloed te zijn. Omdat de breedte van de mast over de hoogte verandert, varieert de kniklengte en de hellingshoek van de diagonalen. Kleinere vakken gaven kortere kniklengtes, maar ongunstigere hellingshoeken van de diagonalen.

 

Staalconstructie mast; Tekening: VDL Technics ( VDL Groep); EVR Anssems

Het lastigste bleek de controle op vermoeiing van de buis op buis verbindingen. Dit was een toets die nog niet ingebouwd was in ABT’s parametrische ontwerptool ABT-OT. De buis op buis verbinding was geen standaard knoop door het torderen van de mast. Dat betekent dat zeventig verschillende knopen moesten worden berekend, terwijl één berekening ongeveer dertig kantjes A4 beslaat.

ABT heeft daarom een toetsmodel opgesteld voor de knopen, die door Chris van der Ploeg van ABT in de ABT-OT is ingebouwd. Zo kon de computer de constructie optimaliseren. Dit maakte het meteen mogelijk om de belasting in alle windrichtingen te analyseren op basis van windstatistiek. Door dit mee te nemen in de berekening is de vermoeiingscontrole realistischer geworden met kleinere buisdiameters als gevolg.

 

Bovenaanzicht mast. Beeld: Chris van der Ploeg, ABT  

 

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels