利用 STAAD® 開展結構分析和設計，為不穩定土體上的復雜水池系統開發穩定的基礎
治理河流
新德里不僅是印度的首都，一個多世紀以來也一直是印度最重要的城市之一。這座城市于 1911 年作為新的政府所在地，歷經 20 年時間建成了許多宏偉建筑，這些建筑融合了英國古典風格和印度傳統風格。1947 年印度獨立后，新德里已發展成為印度北部最大的商業中心。
伴隨著地位的提升和持續發展，這座城市長期以來也存在嚴重污染的問題，尤其是橫穿新德里并被印度教徒奉為圣河的亞穆納河，因大量污水流入而污染嚴重。雖然該市在該地區建有一座污水處理廠，但該廠的設備已經老舊，污水未經處理就排入河中。
當地政府為治理城市污染，決定用 Coronation Pillar 污水處理廠替代現有的污水處理廠。該設施總投資 51.5 億印度盧比。L&T Construction 承擔了處理廠的設計、施工和運營。L&T Construction 高級工程經理 Mathimaran M 表示：“通過更換老舊設備，我們嘗試提高污水處理的整體效率和效果，確保負責任地將處理過的水排入亞穆納河。”
采用創新技術的復雜水池
新的污水處理設施遠不止彌補其舊處理廠的缺陷和提升其性能這么簡單。Coronation Pillar 采用厭氧-缺氧-好氧 (A2O) 工藝，污水依次通過三個水池，以去除氮、磷和其他污染物。與其他方法相比，該工藝處理水的速度更快，成本效益更高。此外，該廠還配備了一個 3 兆瓦的沼氣發電設施，可直接利用處理后的副產品進行無碳發電，滿足工廠 70% 的電力需求。
然而，L&T Construction 很快就發現，采用這些創新技術存在困難。由于可用空間有限，且大部分設施位于地下，很難放置和連接每個構件。水池和框架結構形成了復雜的幾何形狀，使結構分析成為一項挑戰。Mathimaran 表示：“在采用 STAAD 之前，我們使用手動電子表格進行分析，但對于組合式水池和框架結構，手動分析很難有效地模擬組合結構的特性，無法產生令人滿意的結果。”此外，設計團隊還發現場地的土體容易因地震而液化和過度沉降，這就需要使用大量相對昂貴的振沖碎石樁作為支撐。L&T Construction 必須超越傳統方法的局限性，確保對污水廠開展安全、有效的結構設計。
預測復雜形狀的特性
L&T Construction 是 Bentley 應用程序的長期用戶，他們了解可以利用 STAAD 進行數字化設計和分析，于是利用 STAAD 來確定如何為異形構件提供有效的結構支撐，以及如何將所有構件整合在單一區域內，而不是在鄰近的場地上建造發電裝置。由于生物反應器由八個通過伸縮接頭連接的部分組成，L&T Construction 使用 STAAD 捕捉接頭的結構影響以及眾多內部隔墻的狀況，然后分析它們在各種荷載下的綜合效果。Mathimaran 表示：“由于缺乏與邊界條件和荷載模式相匹配的精確規范和手冊，人工設計得出的結果無法反映實際情況。經過分析，項目團隊確定墻基和地面板比普通的筏板基礎效果更好。
污水處理池包括污泥消化池，這是一個頂部帶有錐形圓頂的圓形池子。手動方法無法準確預測這種設計的特性，因為圓墻的頂部利用穹頂固定。通過利用 STAAD 的有限元分析和建模功能，項目團隊獲得了準確的結構效果，并利用它們來優化結構組件的尺寸。L&T Construction 還利用該應用程序將墻和柱的剛度一起計算，不再分開計算，從而減少了筏板基礎的應力和移動。
改進設計并縮小占地面積
通過將生物反應器與工廠的其他組件安裝在同一地塊上，他們不再需要在總面積為 32400 平方米的第二個地塊上建造廠房。Mathimaran 表示：“在新德里這樣的城市，土地價格極其昂貴，STAAD 軟件助力節省 17.8% 的土地成本。”采用同一場地還省去了擬建第二工廠與主工廠之間 80 米間距所需的各種管道、電纜和其他連接。數字化結構分析和設計不僅大幅減少了工廠的占地面積，還降低了安全支撐設施所需的振沖碎石樁數量，使成本降低了 5%。通過使用數字化分析，設計人員可以快速評估多種設計方案，并確定更安全、更經濟的結構尺寸，與人工方案相比，所需的時間減少了 75%。
借助 STAAD 的有限元建模，L&T Construction 優化了結構設計并將設計和分析所需的總體時間縮短了 10%。在此過程中，該團隊提高了可交付成果的質量，制作了清晰的報告和圖紙，從而更好地向利益相關方傳達了設計意圖。Mathimaran 表示：“（可視化）促進了項目團隊內部的有效協調和溝通，提高了項目的整體效率和成功率。”Coronation Pillar 污水處理廠于 2023 年竣工，大大減少了亞穆納河污染。其沼氣發電機大幅降低了工廠對新德里電網的依賴，每年可減少相當于 14450 噸的二氧化碳排放量。
