Αξιολόγηση, μοντελοποίηση και ανάλυση κατασκευών κτιρίων ναυτιλιακών εμπορευματοκιβωτίων

Επί του παρόντος, δεν υπάρχουν οδηγίες για την ασφαλή χρήση των εμπορευματοκιβωτίων αποστολής για εφαρμογές κατασκευής. Η δομική ακεραιότητα του εμπορευματοκιβωτίου αποστολής, οι ιδιότητες τροποποίησης, τα όρια θεμελίωσης, οι κανονισμοί δομικού κώδικα και τα όρια ενίσχυσης είναι ως επί το πλείστον άγνωστα. Ως αποτέλεσμα, αυτή η έρευνα ξεκινά τη διερεύνηση των δομικών περιορισμών των εμπορευματοκιβωτίων μεταφοράς, βοηθώντας έτσι στην ανάπτυξη των απαιτήσεων κατασκευής κτιρίων εμπορευματοκιβωτίων και σχεδιασμού. Ο κύριος ερευνητικός στόχος είναι η ανάπτυξη δομικών κατευθυντήριων γραμμών για τα εμπορευματοκιβώτια μεταφοράς του Διεθνούς Οργανισμού Τυποποίησης (ISO) που χρησιμοποιούνται για μη ναυτιλιακές εφαρμογές. Αυτό το έγγραφο παρέχει πληροφορίες για τη δομική αντοχή του εμπορευματοκιβωτίου αποστολής ISO, η οποία διερευνάται περαιτέρω χρησιμοποιώντας μοντελοποίηση υπολογιστή πεπερασμένων στοιχείων. Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων δείχνει πώς ανταποκρίνονται τόσο τα τροποποιημένα όσο και τα μη τροποποιημένα μοντέλα κοντέινερ υπό δεδομένα σενάρια φόρτωσης. Τα σενάρια φόρτωσης ενσωματώνουν την επίδραση της βαρύτητας και της πλευρικής φόρτωσης και οι προσομοιώσεις υπολογιστή καταδεικνύουν την αποτελεσματικότητα των τοίχων και της οροφής του δοχείου να αντέχουν στα φορτία. Παρουσιάζονται στοιχεία δομικής μηχανικής, θεμέλια και συνδέσεις για εμπορευματοκιβώτια μεταφοράς που χρησιμοποιούνται σε κτιριακές εφαρμογές.

Καλύτερες στιγμές
► Απαιτούνται κατευθυντήριες γραμμές για το σχεδιασμό και την αξιολόγηση εμπορευματοκιβωτίων αποστολής για εφαρμογές κτιρίου. ► Η δομική ακεραιότητα των εμπορευματοκιβωτίων αποστολής διερευνάται χρησιμοποιώντας ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων. ► Σε μοντέλα κοντέινερ εφαρμόστηκαν διαφορετικές προσομοιώσεις σεναρίων φόρτωσης.

Εισαγωγή
Πολλά εμπορευματοκιβώτια αποστολής που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές εκτός αποστολής έχουν τροποποιηθεί από τον αρχικό σχεδιασμό τους και δεν υπάρχουν οδηγίες για την ασφαλή χρήση αυτών των εμπορευματοκιβωτίων για εφαρμογές κατασκευής. Τα κτίρια μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων μπορεί να είναι οικονομικά, ανθεκτικά, γρήγορα στην κατασκευή, φορητά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολλές εφαρμογές, όπως στέγαση μετά την καταστροφή ή στρατιωτικές επιχειρήσεις και στέγαση. Η δομική ακεραιότητα του εμπορευματοκιβωτίου αποστολής, οι ιδιότητες τροποποίησης, οι απαιτήσεις θεμελίωσης, οι κανονισμοί δομικού κώδικα και τα όρια ενίσχυσης είναι ως επί το πλείστον άγνωστα. Το επίκεντρο της έρευνας είναι η αξιολόγηση της δομικής αντοχής του εμπορευματοκιβωτίου ISO με χρήση υπολογιστικής μοντελοποίησης πεπερασμένων στοιχείων. Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων του εμπορευματοκιβωτίου πραγματοποιείται υπό φορτία βαρύτητας και άλλα σενάρια φόρτωσης στα οποία μπορεί να υποβληθεί το δοχείο. Η έρευνα αναλύει τον τρόπο με τον οποίο ανταποκρίνονται τόσο τα τροποποιημένα όσο και τα μη τροποποιημένα εμπορευματοκιβώτια υπό δεδομένα σενάρια φόρτωσης. Παρουσιάζονται ζητήματα δομικής μηχανικής, σχεδιασμός θεμελίωσης και σύνδεσης και περιορισμοί για τη χρήση εμπορευματοκιβωτίων μεταφοράς σε κτιριακές εφαρμογές.

Ο κύριος ερευνητικός στόχος είναι η ανάπτυξη δομικών κατευθυντήριων γραμμών για τα εμπορευματοκιβώτια μεταφοράς του Διεθνούς Οργανισμού Τυποποίησης (ISO) που χρησιμοποιούνται για μη ναυτιλιακές εφαρμογές. Η αναθεωρημένη βιβλιογραφία περιλαμβάνει έγγραφα εμπορευματοκιβωτίων που παρουσιάζουν γενικές πληροφορίες, πρότυπα, μηχανολογικούς δομικούς κώδικες, πληροφορίες βιομηχανίας και δομικές δοκιμές σε εμπορευματοκιβώτια αποστολής. Συζητούνται επίσης οι επιλογές θεμελίωσης και σύνδεσης για κτίρια μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων. Αναλύεται η δομική απόκριση και οι περιορισμοί των εμπορευματοκιβωτίων μεταφοράς υπό διάφορες συνθήκες φόρτωσης και τροποποιήσεις. Η ανάλυση διεξάγεται χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστή πεπερασμένων στοιχείων, πρότυπα κοντέινερ και δεδομένα βιομηχανίας εμπορευματοκιβωτίων.

Αποσπάσματα ενότητας
Έγγραφα κατασκευής εμπορευματοκιβωτίων αποστολής
Οι δημοσιευμένες πληροφορίες σχετικά με τα εμπορευματοκιβώτια που χρησιμοποιούνται για μη ναυτιλιακές εφαρμογές είναι σπάνιες και τα δημοσιευμένα δεδομένα που απαιτούνται για τη δομική μοντελοποίηση και την ανάλυση των εμπορευματοκιβωτίων αποστολής είναι ακόμη πιο δύσκολο να βρεθούν. Πολλές από τις διαθέσιμες δημοσιεύσεις δεν συζητούν τη δομική αντοχή και την απόκριση των εμπορευματοκιβωτίων μεταφοράς σε μη φυσιολογικά σενάρια φόρτωσης ή τροποποιήσεις. Υπάρχουν αρκετά βιβλία παρόμοια με το Kotnik [1] όπου παρουσιάζονται ενδιαφέροντα οικοδομικά έργα που χρησιμοποιούν εμπορευματοκιβώτια αποστολής. Ωστόσο,

Θεμέλια
Τα απλωμένα πέλματα, τα θεμέλια ψάθας και οι σωροί είναι τρεις τύποι θεμελίων που συνιστώνται για κατασκευές εμπορευματοκιβωτίων που περιγράφονται στο Cudato [16]. Οι απλωμένες βάσεις είναι μια μεγέθυνση από οπλισμένο σκυρόδεμα στο κάτω μέρος μιας στήλης σε μια κατασκευή. Τα πέλματα είναι ιδανικά για κατασκευές μικρού έως μεσαίου μεγέθους με μέτριες έως καλές συνθήκες εδάφους, είναι πολύ οικονομικές, εύκολες στην κατασκευή και έχουν ποικιλία σχημάτων και μεγεθών. Τα θεμέλια ματ είναι διευρυμένα πέλματα που περικλείουν το κτίριο

Πληροφορίες μοντέλου κοντέινερ
Τα εμπορευματοκιβώτια αποστολής μοντελοποιήθηκαν και αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας τα προγράμματα SolidWorks [17], Hypermesh [18] και Abaqus/CAE [19]. Το SolidWorks [17] είναι ένα τρισδιάστατο (3D) πρόγραμμα Computer Aided Design (CAD) που χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση τρισδιάστατων αντικειμένων και τα περισσότερα στοιχεία ενός τυπικού εμπορευματοκιβωτίου αποστολής ISO 20 ποδιών διαμορφώθηκαν στο SolidWorks [17]. Το Hypermesh [18] είναι ένα πρόγραμμα υπολογιστή που χρησιμοποιείται για την εφαρμογή ενός πλέγματος πεπερασμένων στοιχείων στα στοιχεία που εισάγονται από το SolidWorks [17]. Το Abaqus/CAE [19] είναι η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (FEA)

Πληροφορίες μοντέλου κοντέινερ
Με βάση τις συγκρίσεις της απόκρισης από πέντε μοντέλα, το Μοντέλο 4 επιλέχθηκε ως το βέλτιστο μοντέλο κοντέινερ όσον αφορά την πολυπλοκότητα και την ακρίβεια του μοντέλου. Το μοντέλο 4 τροποποιήθηκε αυξάνοντας την πυκνότητα πλέγματος και προσθέτοντας ενισχυτικές πλάκες για να ολοκληρωθεί η υπόλοιπη έρευνα. Το τελικό μοντέλο κοντέινερ κατασκευάστηκε με 5256 στοιχεία δοκού (B31), 3174.025 γραμμικά τετραεδρικά στοιχεία (C3D4), 232.914 στοιχεία κελύφους (S4R ή S4) και 1269 στοιχεία κελύφους (S3) για συνολικά 3413.464 στοιχεία. Ο τελικός

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Αυτό το έγγραφο καταδεικνύει την έρευνα που διεξήχθη για την αναθεώρηση των εγγράφων εμπορευματοκιβωτίων που ισχύουν για εμπορευματοκιβώτια αποστολής, τη σύνοψη των θεμελίων και των συνδέσεων και τη διεξαγωγή προσομοιώσεων μοντέλων υπολογιστή πεπερασμένων στοιχείων των εμπορευματοκιβωτίων αποστολής. Με την ανάλυση αυτών των μοντέλων χρησιμοποιώντας τα προγράμματα υπολογιστή SolidWorks [17], Hypermesh [18] και Abaqus/CAE [19], ένα βελτιστοποιημένο μοντέλο κοντέινερ τροποποιήθηκε σε επτά διαφορετικές διαμορφώσεις. Εφαρμόστηκαν πέντε διαφορετικές προσομοιώσεις σεναρίων φόρτωσης σε καθένα από τα τροποποιημένα