Hodnocení, modelování a analýza stavebních konstrukcí přepravních kontejnerů

V současné době neexistují pokyny pro bezpečné používání přepravních kontejnerů pro stavební aplikace. Strukturální integrita přepravního kontejneru, vlastnosti modifikace, limity základů, předpisy stavebních předpisů a limity výztuže jsou většinou neznámé. Výsledkem je, že tento výzkum zahajuje zkoumání konstrukčních omezení přepravních kontejnerů, čímž napomáhá vývoji konstrukce kontejnerových budov a požadavků na design. Hlavním cílem výzkumu je vyvinout strukturální směrnice pro přepravní kontejnery Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO) používané pro jiné než přepravní aplikace. Tento článek poskytuje pohled na strukturální pevnost ISO přepravního kontejneru, která je dále zkoumána pomocí počítačového modelování pomocí konečných prvků. Analýza konečných prvků ukazuje, jak upravené a neupravené modely kontejnerů reagují při daných scénářích zatížení. Scénáře zatížení zahrnují účinek gravitace a bočního zatížení a počítačové simulace demonstrují účinnost stěn kontejneru a střechy odolávat zatížení. Jsou prezentovány konstrukční aspekty, základy a spoje pro přepravní kontejnery používané ve stavebnictví.

Zvýraznění
► Pro navrhování a hodnocení přepravních kontejnerů pro stavební aplikace jsou zapotřebí směrnice. ► Strukturální integrita přepravních kontejnerů je zkoumána pomocí analýzy metodou konečných prvků. ► Na modely kontejnerů byly použity různé simulace scénářů zatížení.

Úvod
Mnoho přepravních kontejnerů používaných pro jiné než přepravní aplikace je oproti původnímu návrhu upraveno a pokyny pro bezpečné používání těchto kontejnerů pro stavební aplikace neexistují. Budovy s přepravními kontejnery mohou být ekonomické, odolné, rychle postavitelné, přenosné a lze je použít pro mnoho aplikací včetně bydlení po katastrofě nebo vojenských operací a bydlení. Konstrukční integrita přepravního kontejneru, vlastnosti modifikace, požadavky na základy, předpisy stavebních předpisů a limity výztuže jsou většinou neznámé. Těžištěm výzkumu je hodnocení pevnosti konstrukce přepravního kontejneru ISO pomocí počítačového modelování pomocí konečných prvků. Analýza konečných prvků kontejneru se provádí při gravitačním zatížení a dalších scénářích zatížení, kterým může být kontejner vystaven. Výzkum analyzuje, jak modifikované a neupravené kontejnery reagují při daných nakládacích scénářích. Jsou prezentovány konstrukční aspekty, návrh základů a spojů a omezení pro použití přepravních kontejnerů ve stavebních aplikacích.

Hlavním cílem výzkumu je vyvinout strukturální směrnice pro přepravní kontejnery Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO) používané pro jiné než přepravní aplikace. Revidovaná literatura zahrnuje kontejnerové dokumenty prezentující obecné informace, normy, technické stavební předpisy, průmyslové informace a strukturální testování přepravních kontejnerů. Diskutuje se také o možnostech založení a připojení pro kontejnerové stavby. Analyzována je strukturální odezva a omezení přepravních kontejnerů při různých podmínkách zatížení a modifikacích. Analýza se provádí pomocí počítačových simulací konečných prvků, standardů kontejnerů a dat z odvětví kontejnerů.

Úryvky oddílů
Dokumenty stavby přepravního kontejneru
Publikované informace o přepravních kontejnerech používaných pro jiné než přepravní aplikace jsou vzácné a zveřejněná data potřebná pro strukturální modelování a analýzu přepravních kontejnerů je ještě obtížnější najít. Mnoho dostupných publikací nepojednává o strukturální pevnosti a reakci přepravních kontejnerů při abnormálních scénářích nakládání nebo modifikacích. Existuje několik knih podobných Kotniku [1], kde jsou prezentovány zajímavé stavební projekty s využitím přepravních kontejnerů. Nicméně,

základy
Rozložené základy, rohožové základy a piloty jsou tři typy základů doporučené pro konstrukce přepravních kontejnerů popsané v Cudato [16]. Rozpěrné patky jsou železobetonové rozšíření ve spodní části sloupu v konstrukci. Základové patky jsou ideální pro malé až středně velké konstrukce se středními až dobrými půdními podmínkami, jsou velmi ekonomické, snadno se staví a mají různé tvary a velikosti. Rohožové základy jsou rozšířené rozložené patky obklopující budovu

Informace o modelu kontejneru
Přepravní kontejnery byly modelovány a analyzovány pomocí programů SolidWorks [17], Hypermesh [18] a Abaqus/CAE [19]. SolidWorks [17] je trojrozměrný (3D) program Computer Aided Design (CAD) používaný k modelování 3D objektů a většina součástí standardního 20ft ISO přepravního kontejneru byla modelována v SolidWorks [17]. Hypermesh [18] je počítačový program používaný k aplikaci sítě konečných prvků na komponenty importované ze SolidWorks [17]. Abaqus/CAE [19] je analýza konečných prvků (FEA)

Informace o modelu kontejneru
Na základě srovnání odezvy pěti modelů byl model 4 vybrán jako optimální model kontejneru z hlediska složitosti a přesnosti modelu. Model 4 byl upraven zvýšením hustoty sítě a přidáním výztužných desek k dokončení zbytku výzkumu. Konečný model kontejneru byl zkonstruován s 5 256 nosníkovými prvky (B31), 3 174 025 lineárními čtyřstěnnými prvky (C3D4), 232 914 skořepinovými prvky (S4R nebo S4) a 1 269 skořepinovými prvky (S3), celkem 3 413 464 prvků. Finále

Shrnutí a závěry
Tento dokument demonstruje výzkum prováděný za účelem přezkoumání kontejnerových dokumentů použitelných pro přepravní kontejnery, shrnutí základů a spojů a provádění simulací počítačového modelu konečných prvků přepravních kontejnerů. Analýzou těchto modelů pomocí počítačových programů SolidWorks [17], Hypermesh [18] a Abaqus/CAE [19] byl optimalizovaný model kontejneru upraven do sedmi různých konfigurací. Na každý z upravených bylo použito pět různých simulací scénáře zatížení