Hiekkasiilon suunnittelu : teräsrakenteen suunnittelu ja lujuustarkastelut

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli esittää kaasuelvytinlaitteen yhteyteen tulevan uuden välivarastosiilon suunnitteluprosessi ja sen rakenteiden lujuustarkastelu sekä arvioida siihen käytettävien työkalujen toimivuutta vastaaville rakenteille. Työn toimeksiantajana toimi suomalainen valimohiekan kierrätysratkaisuja kehittävä Resand Oy, noin 50 työntekijän yritys, päämarkkina-alueinaan Eurooppa ja Pohjois-Amerikka. Yrityksen päätuotteet ovat kaasu- ja sähkötoimiset elvytinlaitteet, jotka käsittelevät asiakasvalimoiden käytetyn muottihiekan uudelleen käytettäväksi, vähentäen näin jätehiekan määrää. Resandin ratkaisu tuo tälle raskaan teollisuuden haaralle ympäristöystävällisyyttä ja kiertotalousajattelua.

Työssä hyödynnettiin koneensuunnittelun teoreettisia perusteita, kuten lujuusopillisia laskentamenetelmiä ja standardien mukaisia mitoitusperiaatteita, sekä käytännön suunnitteluohjelmistoja, kuten CAD-työkaluja. Suurena apuna rakenteen suunnittelussa oli tekijän käytännön kokemus vastaavien teräsrakenteiden valmistuksesta.

Työn tuloksena syntyi suunnitteluprosessin esittävä dokumentaatio, tarvittava varmuus rakenteen kestolle sen altistuessa eri kuormituksille vaihtelevissa asiakasympäristöissä, sekä rakenteen standardien mukaisuuden vahvistus. Suunnittelutyön edetessä selvisi, kuinka vaativaa standardeja vastaavan teräsrakenteen suunnittelu todella on. Suunnittelun tuloksena syntynyttä siiloa käytetään tulevaisuudessa asiakkaille toimitettavien kaasuelvyttimien yhteydessä. Työ antoi myös tekijälleen pohjaa vastaavien rakenteiden suunnitteluun tulevaisuudessa.

This thesis was made for Resand Oy, a Finnish company with approximately 50 employees, operating mainly in European and North American markets. The company’s main products are gas- and electric-powered sand reclaimers, which process used moulding sand from foundries for reuse, thereby reducing waste sand volumes. Resand’s technology promotes sustainability and circular economic principles in the foundry sector.

The objective of this thesis was to show the design process of a new intermediate storage silo to be integrated with the gas reclaimer unit and to carry out preliminary structural strength analysis for the solution and assess the practicality of the methods used for this type of structure. The work utilized the theoretical foundations of mechanical engineering, such as material strength calculations and design principles based on relevant standards, together with practical design tools such as CAD software. The author’s practical experience in manufacturing similar steel structures provided significant support for the design process.

As a result of this study, comprehensive documentation was produced on the design process, verification of the structure’s load-bearing capacity under varying operational conditions, and confirmation of its compliance with applicable standards. During the work, it became evident how detailed and demanding the design of a standard-compliant steel structure is. The silo developed through this work will be implemented as part of future gas reclaimer systems delivered to customers. Moreover, the project provided the author with valuable expertise for future design work involving similar steel structures.