V programu RFEM 6 umožňují typy zatížení Ponding a Snow simulovat rozložení zatížení, které se přizpůsobuje měnícím se geometriím povrchů během analýzy. Tato úprava je dosažena iterativní aktualizací rozložení zatížení na základě skutečného tvaru povrchu. Zatížení se může rozšířit na sousední nezatížené povrchy, akumulovat v nejnižších oblastech nebo může z povrchu spadnout.
Tyto typy zatížení jsou navrženy tak, aby zvýšily přesnost aplikací zatížení a simulací chování konstrukcí. Začleněním skutečné geometrie povrchu během každé iterace zajišťuje RFEM 6, že rozložení zatížení je co nejrealističtější pro složité konstrukční podmínky, jako je akumulace deště na střechách nebo akumulace sněhu na površích s různými sklony. Vzhledem k tomu, že typ zatížení Snow jako povrchové zatížení zatím není dostupný v zákaznických verzích, bude pokryt v budoucím článku v Knowledge Base; tento článek se zaměří výhradně na typ zatížení Ponding.
Typ zatížení Ponding
Typ zatížení Ponding (dostupný jako povrchové zatížení v RFEM 6) simuluje účinek deště na povrchy, s ohledem na přemístění podle analýzy velké deformace. Tato vlastnost je zvláště užitečná pro modelování akumulace dešťové vody na střešních membránách, jiných vícezahnutých površích a plochých střechách. Algoritmus vyhodnocuje geometrii povrchu a určuje, které části deště odtečou a které se akumulují v rybníčcích (kapsách s vodou) na povrchu. Velikost těchto rybníčků se pak používá k výpočtu odpovídajícího zatížení pro konstrukci.
Efekt pondingu zohledňuje následující:
Detekce odtokové oblasti
Prvním krokem při aplikaci tohoto typu zatížení je detekce odtokových oblastí na povrchu. Tento proces začíná identifikací místních minim, což jsou nejnižší body v síti (znázorněno oranžovým uzlem na obrázku 1).
Jakmile jsou identifikovány nejnižší body, algoritmus definuje konvexní okolní oblast, která zahrnuje všechny konečné prvky, které budou zatížením ovlivněny, bez ohledu na jejich původní úroveň povrchu. Poté je stanovena hraniční vrstva a je identifikován odtokový bod (červený uzel na obrázku 1), který je nejnižším bodem hraniční vrstvy. To je bod, kde voda odteče z povrchu a určuje horizontální úroveň povrchu detekovaného rybníčku (oranžová přerušovaná čára na obrázku 1). Proto jsou pod touto úrovní zaplaveny pouze prvky.
Odtoková oblast je iterativně aktualizována a rybníčky se mohou sloučit nebo zmizet, jak je vypočítávána deformace povrchu. Tento proces zajišťuje, že rozložení zatížení zůstává přesné, zatímco se geometrii povrchu během analýzy mění.
Efekt pondingu
Efekt pondingu simuluje akumulaci tekutiny v detekovaných odtokových oblastech. Jediným potřebným vstupem pro tento typ zatížení je měrná hmotnost tekutiny, kterou lze definovat v dialogovém okně zobrazeném na obrázku 2. Algoritmus potom vyplní odtokovou oblast až po odtokový bod, čímž zajistí, že úroveň povrchu zůstane horizontální.
Jakmile je odtoková oblast vyplněna, odpovídající hydrodynamické zatížení je vypočítáno pro každý konečný prvek na základě objemu tekutiny v odtokové oblasti. To zajišťuje, že rozložení zatížení odráží přesné množství akumulované tekutiny a její vliv na konstrukci.
Srážky
Volitelný parametr – srážky – mohou být aktivovány zaškrtnutím políčka „Množství srážek“ v dialogovém okně uvedeném výše (také zobrazeném na obrázku 3). Jakmile je aktivován, objem tekutiny, který má být aplikován na zatížený povrch, je přesně definován na základě povrchů výslovně zatížených uživatelem. Algoritmus pak iterativně detekuje odpovídající hladinu vody v odtokové oblasti. Objem v detekovaném rybníčku, omezený horizontálním povrchem, odpovídá zadanému množství tekutiny definované jako vstupní parametr. Po výpočtu objemu na zatížených površích se voda rozšíří na sousední povrchy, což zajišťuje, že rozložení je dynamicky upraveno na základě geometrie povrchu.
Výpočet
Pro dosažení přesných výsledků s tímto typem zatížení se důrazně doporučuje analýza velké deformace. Tento typ analýzy umožňuje aktualizaci rozložení zatížení v každé iteraci na základě skutečné deformované geometrie konstrukce, což zajišťuje, že vlivy změn povrchu jsou během procesu výpočtu přesně zachyceny.
Alternativně jsou dostupné jiné pořadí výpočtu pro případy, kde se očekávají malé deformace konstrukce. Pokud je však použito pouze 1. pořadí výpočtu, zatížení se aplikuje na původní, nedeformovanou geometrii konstrukce. To může do výpočtu zavést nepřesnosti, protože nebere v úvahu deformace, k nimž dochází během analýzy.
Závěr
Typ zatížení Ponding v RFEM 6 poskytuje výkonný nástroj pro simulaci účinků akumulace vody na površích, jako jsou střechy. Zohledněním deformací povrchu a iterativním přizpůsobováním rozložení zatížení zajišťuje přesné modelování akumulace dešťové vody a jejího dopadu na konstrukční integritu. Algoritmus detekce odtokové oblasti spolu s možností definovat srážky zvyšuje flexibilitu a přesnost simulací. Tento prvek tedy nabízí zásadní poznatky pro stavební inženýry navrhující budovy a střechy vystavené akumulaci vody z deště, což pomáhá optimalizovat bezpečnost a výkonnost za různých podmínek.