Optimization of steel storage rack system in seismic zones

This thesis examines and optimizes a self-supporting industrial warehouse constructed from thin-walled profiles. To begin with, the elements of the existing structure were checked for its actual stability, then a cost reduction can be achieved by verifying if a lighter configuration can be introduced with the same load carried in order to implement an optimization. For the first model of the analysis and optimization, the length between the cross-sections of the pallet beams was kept constant and equal to 3.2 m, so the influence of the length of the pallet beam is not considered. different structural configurations of the shelving were studied, creating double shoulders to reduce the number of uprights which leads to decrease in the total weight. We concluded that the model with hollow tubular sections was the lightest. For the second model some modifications were made on the original structure were the overall all height and width were reduced and instead of having 11 levels now they are 10 with larger weights of the pallets. Three separate approaches have been submitted. First, the length of pallet beams was examined, so that it could be carried between one and five loading units based on its length. The influence of reducing the diagonal’s area with different percentages was also considered for the model with the new thin-walled profiles. Second, two families of thin-walled profiles of greater dimensions belonging to two different manufacturing companies were considered. Finally, a different structural configuration of the shelving was studied again. a proposal for heavy carpentry with four or five or six load units was developed with this perspective, but it turned out to be economically inconvenient. Furthermore, the verifications of the safety of the uprights were done using The General Method (GEM), then for some models we compared it with another method suggested in EN15512 where the safety index (SI) obtained by the second method is larger so some of the elements which were safe according to GEM is no longer safe.

Questa tesi esamina e ottimizza un capannone industriale autoportante costituito da elementi strutturali sagomati a freddo con sezione trasversale in parete sottile. In primo luogo, è stata valutata la sicurezza effettiva delle due strutture esistenti considerate, che sono state successivamente ottimizzate per cercare di raggiungere delle configurazioni più leggere, aventi costi ridotti. Per il primo modello di analisi, la lunghezza della campata in direzione longitudinale (lunghezza delle travi porta-pallet) è stata mantenuta costante e pari a 3,2 m. Sono state invece studiate diverse configurazioni strutturali della scaffalatura in direzione trasversale, creando ad esempio, doppie spalle, per ridurre il numero di montanti. Si è dimostrato che il modello con sezioni tubolari cave in carpenteria pesante risulta il più leggero. Nel secondo modello, sono state apportate alcune modifiche alla struttura originale riducendo l'intera altezza e la larghezza (i livelli di carico sono diventati 10 contro gli 11 precedenti). Sono state presentate distinte analisi parametriche per studiare: i) influenza della lunghezza delle travi porta-pallet, da una a cinque posti pallet; ii) l'influenza della riduzione dell'area delle diagonali. Inoltre si sono considerati due differenti profili per le colonne verticali appartenenti a due diverse aziende manifatturiere. Infine, è stata nuovamente studiata una diversa configurazione strutturale della scaffalatura. una proposta di carpenteria pesante con quattro o cinque o sei unità di carico è stata sviluppata in questa prospettiva, che però si è rivelata economicamente poco conveniente. Le verifiche di sicurezza dei montanti sono state fatte utilizzando il Metodo Generale (GEM), che per alcuni modelli è stato confrontato con il metodo suggerito nella EN15512:2020. Avendo i due metodi differenti assunzioni di base, è risultato che l'indice di sicurezza (SI) ottenuto con il secondo metodo è sempre maggiore di quello ottenuto con il GEM. In sostanza alcuni dei gli elementi che risultavano verificati con il GEM non sono più con la 15512:2020.