Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER

Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανολογίας Τομέας Κατασκευών - Εγκαταστάσεων - Παραγωγής Πτυχιακή Εργασία Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Καζή Κοσμάς Α.Μ. : 4906 Επιβλέπων : Ανδρώνης Σωτήρης Καβάλα 2012 Εκπονηθείσα πτυχιακή εργασία απαραίητη για την κτήση του βασικού πτυχίου Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 1

Ευχαριστίες Θα θελα να ευχαριστήσω θερμά τoν καθηγητή κ.ανδρώνη Σωτήρη για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε και την υπομονή που έκανε κατά τη διάρκεια υλοποίησης της πτυχιακής εργασίας καθώς και για την πολύτιμη βοήθεια και καθοδήγηση του στην επίλυση διάφορων θεμάτων. Θα θελα επίσης να ευχαριστήσω τους γονείς μου που στήριξαν τις σπουδές μου με κάθε τρόπο φροντίζοντας για την καλύτερη δυνατή μόρφωση μου. Πρόλογος - Εισαγωγή Η παρούσα πτυχιακή εργασία αφορά τη σχεδιομελέτη πυλώνα mixer σκυροδέματος. Οι σχεδιομελέτες γίνονται κυρίως για τη μελέτη αντοχής στη σχεδίαση με μια ανάπτυξη και επεξεργασία της αρχικής ιδέας. Η σωστή μελέτη και σχεδίαση μιας κατασκευής βελτιώνει πολύ την ποιότητα της, δηλαδή κάνουμε την κατασκευή με τις ίδιες αντοχές πιο ελαφριά ώστε να μειώνετε κατά πολύ το κόστος της. Ως σημείο έναρξης πήραμε τη μορφή ενός υπάρχοντα πυλώνα παρασκευαστηρίου σκυροδέματος και με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων σχεδιάσαμε την κατασκευή ώστε με το ίδιο φορτίο να αναπτύσσονται στο εσωτερικό της χαμηλότερες τάσεις. Επίσης βελτιώσαμε το βάρος της κατασκευής ώστε να είναι πιο χαμηλό το κόστος της. Αυτό το κάναμε με την βοήθεια του Pro Engineer για την φάση της ανάλυσης και αργότερα με το Solid Edge για την φάση της τρισδιάστατης σχεδίασης. Πηγή έτοιμων τυποποιημένων εξαρτημάτων την οποία χρησιμοποίησαμε είναι η ιστοσελίδα traceparts online. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 2

Περιεχόμενα Ευχαριστίες... 2 Πρόλογος - Εισαγωγή... 2 Θεωρητικό μέρος... 4 Παρασκευαστήριο Σκυροδέματος... 4 Έλεγχος και Αυτοματισμός... 4 Mixer (MAO 4500/3000)... 5 Καθιέρωση Χρήσης Αναμικτήρων Βίαιης Ανάμιξης... 5 Λόγοι Χρήσης Αναμικτήρων Βίαιης Ανάμιξης... 5 Διαφορές Μεταξύ Δύο Τύπων Ανάμιξης... 6 Τύποι Αναμικτήρων Βίαιης Ανάμιξης... 7 Πλεονεκτήματα MIXER Βίαιης Ανάμιξης... 7 Πυλώνες και τα Είδη τους... 8 Είδη Πυλώνων... 8 Περιγραφή Solid Edge (1)... 10 Πεπερασμένα Στοιχεία... 11 Μελέτη και Φορτία... 13 Διαγράμματα Μέγιστης Ισοδύναμης Τάσης... 16 Εικόνες από την Σχεδίαση του Πυλώνα σε 3D... 18 Παρατηρήσεις... 34 Βάρος Νέου Πυλώνα... 35 Βάρος Παλιού Πυλώνα... 35 Βιβλιογραφία... 36 Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 3

Θεωρητικό μέρος Παρασκευαστήριο Σκυροδέματος Παρασκευαστήριο σκυροδέματος είναι ένα μηχάνημα που συνδυάζει διάφορα υλικά για να διαμορφώσει το σκυρόδεμα. Μερικές από αυτές τις εισροές περιλαμβάνουν τσιμέντο, νερό, αδρανή (πέτρες, άμμο, κ.λπ.), ιπτάμενη τέφρα και ποτάσα. Υπάρχουν δύο τύποι των συγκεκριμένων μονάδων: μονάδες παραγωγής ετοίμου σκυροδέματος και κεντρικές μονάδες μίγματος. Ένα παρασκευαστήριο σκυροδέματος μπορεί να περιλαμβάνει μια ποικιλία από μίξερ κατακόρυφου ή οριζόντιου άξονα, ζυγιστήριο τσιμέντου, ζυγιστήριο αδρανών, μεταφορικές ταινίες, αποθήκες αδρανών υλικών, σιλό τσιμέντου, και φίλτρα σκόνης (για να ελαχιστοποιηθεί η ρύπανση του περιβάλλοντος). Το κέντρο του παρασκευαστηρίου σκυροδέματος είναι το μίξερ. Υπάρχουν τρεις τύποι του μίξερ διπλού οριζόντιου άξονα, κατακόρυφου άξονα και μεικτού άξονα. Έλεγχος και Αυτοματισμός Συγκεκριμένα παρασκευαστήρια σκυροδέματος κάνουν τον έλεγχο με τη βοήθεια υπολογιστή για την γρήγορη και ακριβή μέτρηση των συστατικών καθώς δένουν μεταξύ τους τα διάφορα μέρη και εξαρτήματα για τη συντονισμένη και ασφαλή λειτουργία. Για την ακριβή μέτρηση του νερού τα συστήματα χρησιμοποιούν συχνά αισθητήρες υγρασίας για τη μέτρηση της ποσότητας νερού που είναι μέρος του συνόλου των υλικών ενώ ζυγίζονται. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 4

Mixer (MAO 4500/3000) Εικόνα 1 Καθιέρωση Χρήσης Αναμικτήρων Βίαιης Ανάμιξης Για πολλά χρόνια οι παραγωγοί έτοιμου σκυροδέματος παγκοσμίως, διαφωνούσαν για το που και πότε είναι απαραίτητη η χρήση αναμικτήρων βίαιης ανάμιξης. Στην δεκαετία του ενενήντα οι καινοτομίες και οι τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα ώθησαν τους παραγωγούς να αναθεωρήσουν τις παραδοσιακές μεθόδους. Η παράδοση παραγκωνίζεται καθώς η ανάμιξη ανάγεται σε επιστήμη. Λόγοι Χρήσης Αναμικτήρων Βίαιης Ανάμιξης Η βίαια ανάμιξη προτιμάται για λόγους συνολικής ποιότητας και αισθητικής. Οι αναμικτήρες βίαιης ανάμιξης είναι ιδανικοί για την επεξεργασία λεπτόκοκκων υλικών και στις συνθέσεις που συνήθως χρησιμοποιούνται σε αυτόν τον τομέα παραγωγής. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 5

Εικόνα 1: Εσωτερικό mixer σειράς MSO Οι παραγωγοί ετοίμου σκυροδέματος χρησιμοποιούν mixer βίαιης ανάμιξης για προφανείς λόγους κρίνοντας από την παρακάτω εξέταση των διαφορών μεταξύ των δύο τύπων ανάμιξης, δηλαδή της απλής ανάδευσης με αναδίπλωση του μίγματος και της βίαιης ανάμιξης. Διαφορές Μεταξύ Δύο Τύπων Ανάμιξης α) Αναμικτήρες απλής ανάδευσης Οι αναμικτήρες απλής ανάδευσης είναι διαφόρων τύπων και μεγεθών. Στην πραγματικότητα, δεν αποτελούν καινοτομία. Η πρώτη ανάμιξη υλικών με βάση το τσιμέντο γινόταν αρχικά με το χέρι. Ο εργάτης χρησιμοποιούσε βέργα ή φτυάρι για την ανάδευση με γρήγορες κινήσεις. Αυτό αντιστοιχεί στη μέθοδο απλής ανάδευσης. Ίσως δεν υπάρχει σαφής ορισμός για το τι είναι απλή ανάδευση και βίαια ανάμιξη. Εδώ θα αποκαλούμε απλή ανάδευση την αναδίπλωση του μίγματος που γίνεται μέσα σε βαρέλες ή μπετονιέρες με ανατροπή ή κλίση για το άδειασμα του μίγματος. Συνήθως οι βαρέλες ή μπετονιέρες είναι εφοδιασμένες με σπειρώματα σαν πτερύγια για την ανάμιξη. Η βαρέλα μεταφοράς αποτελεί ένα καλό παράδειγμα αναμικτήρα απλής ανάδευσης. β)αναμικτήρες βίαιης ανάμιξης Οι αναμικτήρες βίαιης ανάμιξης έχουν επίσης διάφορες μορφές και μεγέθη. Θα ορίζαμε έναν αναμικτήρα βίαιης ανάμιξης σαν ένα μέσο ανάμιξης που κινείται διαμέσου του μίγματος με ισχυρές δυνάμεις που διαλύουν το τσιμέντο και ομογενοποιούν το μίγμα. Η αποδοτικότητα είναι η βασική διαφορά στους αναμικτήρες βίαιης ανάμιξης. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 6

Τύποι Αναμικτήρων Βίαιης Ανάμιξης Οι νέου τύπου αναμικτήρες βίαιης ανάμιξης περιλαμβάνουν: o mixer μονού οριζόντιου άξονα o mixer διπλού οριζόντιου άξονα o mixer πλανητικό Πλεονεκτήματα MIXER Βίαιης Ανάμιξης Τα mixer βίαιης ανάμιξης κερδίζουν έδαφος στα παρασκευαστήρια σκυροδέματος. Οι παραγωγοί αντικαθιστούν τα mixer παλαιού τύπου με αναμικτήρες διπλού οριζοντίου άξονα, βίαιης ανάμιξης. Αυτό συνεπάγεται και μια ανάλογη αναβάθμιση των παρασκευαστηρίων τους. α) Μεγαλύτερες αντοχές Οι αναμικτήρες βίαιης ανάμιξης έχουν το πλεονέκτημα των μεγαλύτερων αντοχών με δεδομένες τις ίδιες αναλογίες μίγματος, επιτρέποντας μείωση τιμών στους συντελεστές ασφαλείας σε δεδομένα μίγματα. β) Σύντομοι χρόνοι ανάμιξης Άλλα βασικά πλεονεκτήματα αποτελούν οι σύντομοι χρόνοι ανάμιξης, όπως φαίνεται στην Εικόνα 2, που συνεπάγονται σημαντική αύξηση στην ωριαία παραγωγή με μικρότερο μέγεθος χαρμανιάς, μειωμένο χρονοδιάγραμμα συντήρησης, πιο συμπαγή σχεδιασμό και δυνατότητα διατήρησης του ρυθμού παραγωγής ανεξάρτητα από την κοκκομετρία των υλικών. Εικόνα 2: Το σύστημα διπλού οριζόντιου άξονα είναι το πιο αποτελεσματικό γ) Μείωσης κόστους λειτουργίας Ο παράγοντα κόστος είναι πάντοτε σημαντικός. Το κόστος λειτουργίας μειώνεται. Από στοιχεία των κατασκευαστών προκύπτει ότι θα πρέπει να παραχθούν πάνω από 250.000 κυβικά μέτρα σκυροδέματος πριν χρειαστεί αντικατάσταση νυχιών ή θωρακίσεων. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 7

Πυλώνες και τα Είδη τους Ο πυλώνας είναι μια βάση στην οποία είναι τοποθετημένα με την ανάλογη σειρά όλα τα βασικά εξαρτήματα που είναι απαραίτητα για να παρασκευαστεί το έτοιμο μπετόν. Τα εξαρτήματα αυτά είναι α)το mixer β)το ζυγιστήριο τσιμέντου γ) ζυγιστήριο αδρανών και δ)μεταφορικές ταινίες. Ανάλογα με το είδος του πυλώνα τα εξαρτήματα μπαίνουν σε διαφορετικές θέσεις. Είδη Πυλώνων Τα είδη πυλώνων που έχουμε είναι δύο, οι κατακόρυφοι και οι οριζόντιοι. Εικόνα 3 Κατακόρυφος πυλώνας σε τομή. Οι κατακόρυφοι πυλώνες όπως βλέπουμε σε τομή στην εικόνα 3 και στα αριστερά της εικόνας 5, φτάνουν τα 30 μέτρα σε ύψος και έχουν στο πάνω μέρος τους, τόσες χοάνες (αποθήκες) όσα και τα διαφορετικά είδη αδρανών που μπορούν να διαχειριστούν. Οι χοάνες έχουν χωρητικότητα μέχρι και 700 κυβικά μέτρα. Η ζύγιση γίνεται κατευθείαν και μετά τα αδρανή πέφτουν στο mixer. Έχει σιλό τσιμέντου μεγάλης χωρητικότητας και mixer για την ομογενοποίηση του σκυροδέματος. Το πλεονέκτημα του έγκειται στο ότι λόγω της γρήγορης μεταφοράς των υλικών από τη μια φάση λειτουργίας στην άλλη με τη βοήθεια της βαρύτητας πραγματοποιείται μεγάλη και γρήγορη παραγωγή σκυροδέματος. Το μειονέκτημα του είναι ότι έχει πολύ μεγάλο κόστος κατασκευής λόγω του ότι είναι πολύ ψηλός. Επιπλέον ένα ακόμη μειονέκτημα έγκειται στο ότι θα πρέπει να ανεβαίνουν τα αδρανή σε 30 μέτρα ύψος που αυτό συνεπάγεται πολύ μεγάλη σε μήκος μεταφορική ταινία (περίπου στα 80m). Οι οριζόντιοι πυλώνες, όπως βλέπουμε σε τομή στην εικόνα 4, έχουν τα ίδια εξαρτήματα με τους κατακόρυφους πυλώνες με τη διαφορά ότι τα ζυγιστήρια και οι χοάνες (αποθήκες) δεν είναι στην πάνω μεριά αλλά στην κάτω. Αρχικά πραγματοποιείται το ζύγισμα των αδρανών και μετά γίνεται η μεταφορά με τη βοήθεια της μεταφορικής ταινίας στο mixer. Αυτού του είδους οι πυλώνες κοστίζουν λιγότερο στην κατασκευή τους αλλά αντίθετα με τους κατακόρυφους πυλώνες δεν έχουν μεγάλη παραγωγικότητα. Εικόνα 4 Οριζόντιος πυλώνας σε τομή. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 8

Στην παρούσα πτυχιακή μελέτη επέλεξα να σχεδιάσω ένα πυλώνα οριζόντιου παρασκευαστηρίου λόγω των οικονομικών πλεονεκτημάτων που παρουσιάζει. Επιπλέον ο πυλώνας είναι σχεδιασμένος να λύνεται και οι διαστάσεις των εξαρτημάτων του είναι ανάλογες (max 6000mm x max 2500mm) υπάρχει η δυνατότητα μεταφοράς με φορτηγό σε περίπτωση μετακίνησης του σε άλλο σημείο. Εικόνα 5 Στα αριστερά κατακόρυφος πυλώνας και στα δεξιά οριζόντιος πυλώνας. Εικόνα 6 Οριζόντιος πυλώνας Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 9

Περιγραφή Solid Edge (1) Το Solid Edge είναι ένα κορυφαίο μηχανολογικό πακέτο σχεδιασμού με εξαιρετικά εργαλεία για τη δημιουργία μοντέλων 3D. Με την ανώτερη μοντελοποίηση πραγματοποιείται μια μοναδική ανταπόκριση στις ανάγκες των συγκεκριμένων βιομηχανιών και εκτελείται μια πλήρως ολοκληρωμένη διαχείριση για αλάνθαστη και ακριβή λύση σχεδιασμού. Το Solid Edge επιτρέπει στην ομάδα μηχανικών εύκολα να αναπτύξει μια πλήρη γκάμα προϊόντων από τα ενιαία τμήματα για τα συγκροτήματα που περιέχουν χιλιάδες στοιχεία. Ειδικότερα μια σειρά από προσαρμοσμένες εντολές και δομημένες εργασίες επιταχύνουν το σχεδιασμό και εξασφαλίζουν τη σωστή εφαρμογή και λειτουργία των τμημάτων με το σχεδιασμό, την ανάλυση και τροποποίηση τους εντός του μοντέλου. Το Solid Edge είναι το μόνο κύριο μηχανικό σύστημα που συνδυάζει τις δυνατότητες διαχείρισης σχεδίασης με τα εργαλεία CAD που οι σχεδιαστές χρησιμοποιούν καθημερινά. Οι χρήστες μπορούν να επιλέξουν από κλιμακούμενες λύσεις διαχείρισης δεδομένων ώστε να διαχειρίζονται τα σχέδια τόσο γρήγορα όσο δημιουργούνται. Με τη συνεργασία και τη βοήθεια των εργαλείων επιτυγχάνεται ο καλύτερος δυνατός συντονισμός στις δραστηριότητες της ομάδας σχεδιασμού και έτσι αφαιρούνται τα σφάλματα που προκύπτουν από την κακή επικοινωνία. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 10

Πεπερασμένα Στοιχεία Η μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων αποτελεί μια αριθμητική μέθοδος (δηλ. μέθοδος υπολογισμού με χρήση Η/Υ) για τον υπολογισμό προσεγγιστικών λύσεων μερικών διαφορικών εξισώσεων (1) Η αναλυτική λύση των εξισώσεων με τις οποίες περιγράφονται τα διάφορα τεχνικά προβλήματα είναι δυνατή μόνο σε ειδικές περιπτώσεις όπου οι καταπονήσεις και τα γεωμετρικά σχήματα είναι πάρα πολύ απλά. Παρόλα αυτά δημιουργήθηκε η ανάγκη να λυθούν και πιο σύνθετα προβλήματα και γι' αυτό το λόγο αναπτύχθηκαν από τους επιστήμονες διάφορες προσεγγιστικές μεθόδους. Μία από αυτές τις μεθόδους είναι και η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων. Αυτή η μέθοδος είναι μεν προσεγγιστική αλλά μπορεί να δώσει αξιόπιστα αποτελέσματα και έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα προβλήματα που προκύπτουν. Το μειονέκτημά της είναι οι αυξημένες απαιτήσεις σε υπολογιστική ισχύ ιδίως όταν εφαρμόζεται σε σύνθετα μοντέλα. Αυτό όμως το μειονέκτημα ξεπεράστηκε τα τελευταία χρόνια χάρη στη ραγδαία ανάπτυξη των υπολογιστών. Η επιτυχία αυτής της μεθόδου ήταν τόσο μεγάλη που έφτασε σήμερα να χρησιμοποιείται στην έρευνα και ανάπτυξη της βιομηχανίας για τον υπολογισμό και τη μελέτη διάφορων κατασκευών. Η αρχή λειτουργίας της μεθόδου είναι η ανάλυση του όγκου της κατασκευής σε πεπερασμένο πλήθος στοιχείων τα οποία συνδέονται μεταξύ τους αποκλειστικά σε συγκεκριμένα σημεία που ονομάζονται κόμβοι. Ειδικότερα η θέση τους και το πλήθος τους εξαρτώνται από τη μορφή και τον βαθμό του κάθε στοιχείου. Τα φορτία τα οποία εφαρμόζονται στην κατασκευή προκαλούν τάσεις στα στοιχεία τα οποία αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και μεταφέρουν αυτά τα φορτία στις εδράσεις της κατασκευής. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 11

Η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων είναι μία εξέλιξη των μητρωϊκών μεθόδων αριθμητικής επίλυσης διαφορικών εξισώσεων και έγινε από διαφόρους σπουδαίους επιστήμονες όπως ο Ιωάννης Αργύρης, ο Clough, ο Ritz και άλλοι. Για να εφαρμοστεί η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων απαιτούνται τα εξής στάδια: 1. Εισάγεται η γεωμετρία της κατασκευής σε ένα πρόγραμμα CAD και δημιουργείται το τρισδιάστατο μοντέλο. 2. Χωρίζεται το μοντέλο σε πεπερασμένα στοιχεία και αφού ετοιμαστεί το πλέγμα επιλέγεται το είδος της επίλυσης και εισάγονται τα επιπλέον δεδομένα που απαιτούνται. Παραδείγματος χάριν, αν επιλεγεί να λυθεί το μοντέλο σε στατική καταπόνηση θα πρέπει να δοθούν τα δεδομένα για τις δυνάμεις και τις στηρίξεις. Αυτή η διαδικασία γίνεται με προγράμματα που αποκαλούνται pre processor. 3. Όταν ετοιμαστούν τα δεδομένα για επίλυση εισάγονται σε ένα πρόγραμμα το οποίο θα κάνει την επίλυση του προβλήματος. Τέτοιου είδους προγράμματα λέγονται solver και χρησιμοποιούν για τις επιλύσεις αριθμητικές μεθόδους. 4. Όταν τελειώσει η επίλυση τα αποτελέσματα πρέπει να χρησιμοποιηθούν σε ένα πρόγραμμα που αποκαλείται post processor, για να μπορέσει ο μελετητής να δει τα αποτελέσματα. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 12

Μελέτη και Φορτία (1)Τα δεδομένα που πήραμε από το κατάλογο του ΜΑΟ είναι το βάρος του mixer που είναι 9 300 Kg, το στατικό φορτίο όταν είναι γεμάτο το mixer που είναι 16 400 Kg και το δυναμικό φορτίο που είναι 26 250 Kg. Το ΜΑΟ είναι ένα μοντέλο mixer της Sicoma το οποίο από τον πίνακα 3.5 της σελίδας 18 του εγχειριδίου του, πήραμε τα παραπάνω στοιχεία. Επίσης η επιλογή των υλικών έγινε με το pro/mechanical. Εικόνα 7: Από τον κατάλογο του ΜΑΟ παίρνουμε την κατακόρυφη δύναμη από το πλήρες στατικό φορτίο (γεμάτο) και το οριζόντιο φορτίο σαν την διαφορά του δυναμικού από το στατικό φορτίο. Το οριζόντιο φορτίο εφαρμόζεται διαδοχικά στις 2 κατευθύνσεις Χ και Ζ. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 13

Εδώ θα δούμε τα αποτελέσματα του post processor στο αρχικό μοντέλο που σχεδιάσαμε. Τα χρώματα που φαίνονται στις γραμμές πάνω στο μοντέλο είναι το πόσο μετατοπίζεται σε κάθε σημείο ανά χιλιοστό. Επίσης οι μετατοπίσεις στα αποτελέσματα είναι σε μεγάλη κλίμακα για να μπορούμε να τις βλέπουμε με το μάτι. Με αυτό τον τρόπο σχεδιάζοντας με διαφορετική κλίμακα το μοντέλο και τις μετατοπίσεις παρακολουθούμε με περισσότερο παραστατικό τρόπο τις μετατοπίσεις ώστε να μπορέσουμε να κατανοήσουμε την επίδραση του κάθε φορτίου επάνω στο υπό εξέταση μοντέλο.. Εικόνα 8:Μετατοπίσεις όταν το οριζόντιο φορτίο είναι στην κατεύθυνση «Χ» Εικόνα 9: Μετατοπίσεις όταν το οριζόντιο φορτίο είναι στην κατεύθυνση «Χ» Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 14

Εικόνα 10: Μετατοπίσεις όταν το οριζόντιο φορτίο είναι στην κατεύθυνση «Ζ» Εικόνα 11: Μετατοπίσεις όταν το οριζόντιο φορτίο είναι στην κατεύθυνση «Ζ» Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 15

Εικόνα 12: Μετατοπίσεις όταν το οριζόντιο φορτίο είναι στην κατεύθυνση «Ζ» Διαγράμματα Μέγιστης Ισοδύναμης Τάσης Στη συνέχεια θα δούμε τα διαγράμματα της μέγιστης ισοδύναμης τάσης του Λούντβιχ Χάινριχ φον Μίζες (Ludwig Heinrich von Mises). Οι τάσεις von Mises ή (και αλλιώς συχνά αναφέρονται και ως ισοδύναμες τάσεις) έχουν σχέση με το υλικό τους. Για παράδειγμα δεν έχει νόημα για υλικά όπως το γυαλί ή η πέτρα αλλά έχει νόημα για τον χάλυβα γιατί είναι ένα όλκιμο υλικό. Παρακάτω ο ορισμός όπου το πρώτο μέρος των τετραγώνων είναι το αποτέλεσμα των συνολικών διανυσματικών τάσεων και τα ενδιάμεσα έχουν να κάνουν με τις τάσεις του υλικού και τις παραμορφώσεις που δέχεται. Δηλαδή αν έχεις σε δύο κάθετες τάσεις το ίδιο πρόσημο για παράδειγμα θλίψη τότε το υλικό δεν δέχεται μεγάλη πίεση, δεν ζορίζεται ενώ το αντίθετο συμβαίνει όταν έχει εφελκυσμό. Αν η τάση von Mises ξεπεράσει το όριο αρχίζει και συμπεριφέρεται όλκιμα. = Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 16

Άλλος ορισμός Εικόνα 13: Ισοδύναμες Τάσεις (von Mises) όταν το οριζόντιο φορτίο είναι στην κατεύθυνση «X» Εικόνα 14: Ισοδύναμες Τάσεις (von Mises) όταν το οριζόντιο φορτίο είναι στην κατεύθυνση «Z» Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 17

Εικόνες από την Σχεδίαση του Πυλώνα σε 3D Εικόνα 15: Εδώ μπορούμε να δούμε το βασικό σκελετό του πυλώνα ο οποίος χωρίζεται σε τρία (assembly) συναρμολογημένα κομμάτια. Το ένα είναι αυτό που φαίνεται στη μέση και το άλλο που είναι το ίδιο δεξιά και αριστερά που είναι τα ποδαρικά του πυλώνα. Επάνω του στηρίζονται το mixer, τα ζυγιστήρια, τα μπαλκόνια και η σκάλα που θα μπορείς να ανεβαίνεις στον πυλώνα. Το κύριο φορτίο παραλαμβάνεται από το δικτύωμα που φτιάξαμε στο πάνω μέρος και μεταφέρεται ομοιόμορφα στα ποδαρικά. Εικόνα 16: Αυτό είναι το κεντρικό κομμάτι της κατασκευής το οποίο και αυτό χωρίζεται σε δύο (assembly) συναρμολογημένα κομμάτια. Τα κάναμε δύο (assembly) συναρμολογημένα κομμάτια για ευκολία στη παραγωγή. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 18

. Εικόνα 17: Αυτό είναι το ένα από τα δύο άκρα του κεντρικού (assemble) συναρμολογημένου κομματιού το οποίο είναι το ίδιο δεξιά και αριστερά όπως φαίνεται στην εικόνα 16. Εικόνα 18: Εδώ στα δύο κομμάτια μπορούμε να δούμε τις λεπτομέρειες της σχεδίασης στα άκρα των κοιλοδοκών και των IPN. Αυτές οι λεπτομέρειες έγιναν για να εφάπτονται καλύτερα μέσα στα UPN. Εικόνα 19:Εδώ μπορούμε να δούμε ακριβώς πως εφάπτονται τα IPN και οι κοιλοδοκοί μέσα στα UPN. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 19

Στο πάνω μέρος του ποδαρικού που είναι και το κέντρο βάρους του θα είναι η άρθρωση όπου θα τοποθετηθεί πύρος. Ο πύρος θα ενώνει τα ποδαρικά με το κεντρικό κομμάτι της κατασκευής, (εικόνα 16). Κατά την συναρμολόγηση που τα τρία κομμάτια θα είναι οριζόντια στο έδαφος θα ανυψώνονται με τον γερανό και τα ποδαρικά θα κλίνουν αυτόματα. Στην συνέχεια θα στερεώνονται με βίδες. Εικόνα 20: Εδώ βλέπουμε τα τρία (assemble) συναρμολογημένα κομμάτια σε οριζόντια φάση κατά την συναρμολόγηση πριν την ανύψωση. Εικόνα 21:Αυτό είναι το ένα από τα δύο άκρα που είναι το ίδιο δεξιά και αριστερά όπως φαίνεται στην εικόνα 15. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 20

Εικόνα 22: Αυτό είναι το ένα από τα δύο άκρα του κεντρικού (assemble) συναρμολογημένου κομματιού το οποίο είναι το ίδιο δεξιά και αριστερά στην εικόνα 20. Εικόνα 23: Εδώ βλέπουμε πως στηρίζονται το άκρα των ποδαρικών στο έδαφος. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 21

Εικόνα 24: Εδώ βλέπουμε τα σημεία τα οποία μοντάρεται ο πυλώνας μας. Το συγκεκριμένο κομμάτι είναι αυτό που φαίνετε στην εικόνα 21. Εικόνα 25: Και εδώ επίσης βλέπουμε τα σημεία από το άλλο κομμάτι τα οποία μοντάρεται ο πυλώνας μας. Το συγκεκριμένο κομμάτι είναι αυτό που φαίνετε στην εικόνα 16. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 22

Εικόνα 26: Εδώ βλέπουμε τον πυλώνα ολοκληρωμένο. Εικόνα 27: Αυτά είναι τα μπαλκόνια μαζί με τα κάγκελα ενωμένα. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 23

Εικόνα 28: Εδώ βλέπουμε τον πυλώνα μαζί με τις αντηρίδες που στηρίζονται τα μπαλκόνια όπως φαίνονται στην εικόνα 26. Εικόνα 29: Εδώ φαίνεται ο τρόπος με τον οποίο η αντηρίδα στηρίζει το μπαλκόνι. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 24

Εικόνα 30: Εδώ βλέπουμε τα μπαλκόνια όπως φαίνονται από κάτω μαζί με στηρίγματα τους. Εικόνα 31: Εδώ βλέπουμε ένα από τα μπαλκόνια όπως φαίνεται στην εικόνα 30. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 25

Εικόνα 32: Εδώ βλέπουμε μερικές από τις λεπτομέρειες στα στραντζαρίσματα της λαμαρίνας του μπαλκονιού όπως φαίνετε στην εικόνα 30. Τα στραντζαρίσματα αυτά έγιναν ώστε να μην στραβώσουν τα μπαλκόνια κατά την ανύψωση τους στην συναρμολόγηση του πυλώνα. Όταν ενωθούν στο τέλος της ανύψωσης θα ενωθούν και θα συναρμολογηθούν με βίδες όλα τα μπαλκόνια μαζί. Εικόνα 33: Αυτό είναι το κάγκελο το οποίο είναι στις άκρες γύρω από τα μπαλκόνια όπως φαίνεται στην εικόνα 27. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 26

Εικόνα 34:Εδώ μπορούμε να δούμε πως στερεώνονται τα κάγκελα πάνω στα μπαλκόνια. Εικόνα 35: Εδώ βλέπουμε τις βάσεις που θα τοποθετηθούν τα κάγκελα όπως φαίνεται στην εικόνα 34. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 27

Εικόνα 36 : Αυτή είναι η σκάλα ολοκληρωμένη μαζί με τα κάγκελα και τις βάσεις που θα στερεωθεί. Εικόνα 37: Αυτή είναι η σκάλα χωρίς τα κάγκελα η οποία αποτελείτε από τρία (assembly) συναρμολογημένα κομμάτια που θα δούμε στη συνέχεια. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 28

Εικόνα 38: Αυτό είναι το ένα από τα τρία (assembly) συναρμολογημένα κομμάτια το οποίο μπαίνει στο κάτω μέρος της σκάλας. Εικόνα 39: Εδώ βλέπουμε το σημείο στο κάτω μέρος της σκάλας το οποίο θα στερεώσουμε την σκάλα στο έδαφος. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 29

Εικόνα 40: Αυτό είναι το μεσαίο κομμάτι της σκάλας το οποίο ενώνετε με τα άλλα δυο κομμάτια της σκάλας, το πάνω και το κάτω. Εικόνα 41: Εδώ βλέπουμε τον τρόπο που ενώνονται τα κομμάτια της σκάλας όπως φαίνεται στην εικόνα 37. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 30

Εικόνα 42: Αυτό είναι το πάνω κομμάτι της σκάλας το οποίο ενώνετε με το μεσαίο και στο πάνω μέρος πάνω στα μπαλκόνια του πυλώνα. Εικόνα 43 : Εδώ βλέπουμε το λαμάκι που θα στερεωθούν τα κάγκελα της σκάλας όπως φαίνονται στην εικόνα 36. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 31

Εικόνα 44: Εδώ βλέπουμε το πάνω μέρος της σκάλας και τα σημεία που στερεώνεται η σκάλα πάνω στα μπαλκόνια του πυλώνα. Τώρα θα δούμε τα κομμάτια που αποτελούνται τα κάθε (assembly) συναρμολογημένα κομμάτια της σκάλας. Εικόνα 45: : Αυτό είναι το πλαϊνό της σκάλας που στηρίζονται τα σκαλοπάτια όπως φαίνεται στην εικόνα 37. Είναι το ίδιο και στις δύο μεριές όλων των (assembly) συναρμολογημένων κομματιών. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 32

Εικόνα 46: Αυτό είναι το σκαλοπάτι το οποίο μπαίνει το ένα μετά το άλλο παράλληλα σε απόσταση 281 mm όπως φαίνεται στην εικόνα 37. Εικόνα 47 Εδώ βλέπουμε πως φαίνετε το mixer τοποθετημένο πάνω στον πυλώνα. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 33

Παρατηρήσεις Αυτό είχε ως επιτυχία να φτιάξουμε μια κατασκευή η οποία είναι πολύ πιο ελαφριά από την αρχική κατασκευή η οποία έχει βάρος 5.145Κg. Η διαφορά βάρους είναι τεράστια με την νέα κατασκευή αφού ζυγίζει μόλις μόνο 1.740Κg (αναλογεί στο 34% του βάρους της αρχικής κατασκευής). Έχουμε εξοικονόμηση 3.405Kg σίδερο που αναλογεί σε 2.500 ευρώ με την τρέχουσα τιμή του σιδήρου. Εικόνα 48 Και στους δύο πυλώνες υπολογίσαμε το βάρος τους χωρίς τα μπαλκόνια και τη σκάλα, γιατί αυτά είναι κοινά και στους δύο. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 34

Βάρος Νέου Πυλώνα Εικόνα 49: Εδώ βλέπουμε το βάρος του νέου πυλώνα το οποίο βγαίνει αυτόματα μέσα από το πρόγραμμα που σχεδιάσαμε τον πυλώνα. Βάρος Παλιού Πυλώνα Στήλη1 Είδος Τεμάχια Βάρος Kg/m Μήκος m Βάρος Kg IPN360 2 76,1 5,48 834,056 IPN360 2 76,1 2,205 335,601 KD100X100X5 2 14,4 2,205 63,504 KD80X80X3 6 7,1 1,921 81,8346 KD180X180X5 8 32,05 5,09 1305,076 KD180X180X5 2 32,05 3,826 245,2466 KD180X180X5 12 32,05 2,038 783,8148 KD180X180X5 12 32,05 0,8 307,68 KD100X100X5 8 14,4 2,832 326,2464 KD100X100X5 8 14,4 2,107 242,7264 KD30X30X3 20 2,39 1,002 47,8956 KD30X30X3 8 2,39 0,485 9,2732 KD30X30X3 2 2,39 0,726 3,47028 ΛΑΠΑΤΣΕΣ 300Χ300Χ16 32 11,52 368,64 ΛΑΠΑΤΣΕΣ 400Χ265Χ15 4 12,72 50,88 ΛΑΠΑΤΣΕΣ 360Χ200Χ10 24 5,76 138,24 Συν. Βάρος Kg 5144,18488 Πυλώνες Kg Παλιός Νέος 5145 1740 Διαφ. Βάρους Kg 3405 Πίνακας 1 Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 35

Βιβλιογραφία 1. wikipedia.org. [Ηλεκτρονικό] http://en.wikipedia.org. 2. plm.automation.siemens.com. [Ηλεκτρονικό] http://www.plm.automation.siemens.com. Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 36

Σχεδιομελέτη Πυλώνα Σκυροδέματος MIXER Σελίδα 37