Optimization of the runway beams in high-bay container storages

Abstract

This master thesis examines the runway beams with two spans of high-bay storages for full and empty containers. The aim was to solve the lateral forces of a handling crane when the masses and measures of containers and the handling cranes of containers were known. Based on the obtained forces, possible critical risk factors are considered, and the dimensions and durability of runway beams profiles are optimized according to load cases. The thesis subject and initial values is provided from company Pesmel Oy. The written work includes the equations and calculations of the forces caused by the movement of the handling crane, the load cases and the beam optimization. It also present the implementation of the work and the results of calculations.

Since a full container weigh significantly more than an empty container, a high-bay storage structure for empty containers could be designed significantly lighter than a structure for full containers. Bending and lateral-torsional buckling turned out to be the most critical risk factors.

As a result of the work, it was determined that an optimized I-beam was perfectly suitable for an empty container storage structure. However, according to the original conditions provided by Pesmel Oy, the width of the beam flanges could not be changed due to the dimensions of the existing surrounding structure of high-bay storages. As a result, the flange thicknesses of the runway beams in a full containers storage structure had to be increased unreasonably.

Opinnäytetyössä tutkitaan täysien ja tyhjien konttien korkeavarastojen kaksiaukkoisia kiskopalkkeja. Tarkoituksena oli selvittää siirtovaunujen liikkeiden aiheuttamat sivuttaiset voimat, kun konttien ja siirtovaunujen massat ja mitat tiedettiin. Saatujen voima arvojen perusteella mietittiin mahdolliset vaurioitumismuodot ja optimoitiin kiskopalkin profiilin mitat ja kestävyys kuormitustapojen suhteen. Aihe ja työn alkuarvot on saatu yritykseltä Pesmel Oy. Kirjallinen työ sisältää siirtovaunuista aiheutuneiden voimien, kuormitustapausten ja palkin optimoinnin laskennat kaavoineen, sekä työn toteutuksen esittelyn ja saadut tulokset.

Täysi kontti painoi huomattavasti enemmän kuin tyhjä kontti, jonka vuoksi tyhjän kontin konttivaraston I-profiili voitiin suunnitella huomattavasti kevyemmäksi kuin täysien konttien korkeavaraston I-profiili. Kriittisimmiksi vaurioitumismuodoiksi osoittautuivat taivutus ja kiepahdus.

Työn avulla selvisi, että tyhjien konttien konttivarastoon optimoitu I-palkki soveltuikin loistavasti. Alkuehtojen mukaan palkin laippojen leveyttä ei voitu kuitenkaan muuttaa muun rakenteen vuoksi. Tästä johtui, että täysien konttien korkeavaraston laipan paksuutta jouduttiin kasvattamaan kohtuuttomasti.