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2023-04-23

Instrucciones paso a paso para simular el derrumbe estructural usando RFEM y Bullet Constraints Builder (BCB) en Blender

El objetivo de usar RFEM 6 y Blender con el complemento Bullet Constraints Builder es obtener una representación gráfica del derrumbe de un modelo basado en datos reales de propiedades físicas. RFEM 6 sirve como fuente para la geometría y datos para la simulación. Este es otro ejemplo de por qué es importante mantener nuestros programas como los llamados BIM Open, para lograr la colaboración en todos los dominios del software.

Introducción

Es posible que las situaciones de emergencia creen condiciones de trabajo desafiantes para los trabajadores de Búsqueda y Rescate urbano (USaR). El objetivo importante es lograr una reducción significativa del tiempo en relación con la fase de Búsqueda y Rescate Urbano (USaR) mediante la entrega de resoluciones de conciencia de la situación en un área amplia para una mejor detección y localización de las víctimas atrapadas, con la ayuda de herramientas de simulación para predecir fallos estructurales, como así como un mecanismo holístico de apoyo a las decisiones que incorpore los procedimientos operativos y los recursos de las partes relevantes.

Al usar el planteamiento de la Carga Extrema para Estructuras (ELS), los ingenieros estructurales permiten simular, analizar y visualizar correctamente el derrumbe progresivo causado por situaciones de carga extrema como cargas sísmicas, vientos fuertes, cargas de explosión, cargas dinámicas y cargas de impacto. Los ingenieros también pueden estimar la vulnerabilidad de una estructura al derrumbe progresivo simulando la falla de varios componentes y determinando si el derrumbe resultante será parcial o total. El refuerzo del modelo, las secciones de acero y los detalles de pretensado, que normalmente se asumen o ignoran, se pueden agregar fácilmente al modelo ELS, lo que hace mejorarlo y sus resultados. Los efectos de la corrosión a lo largo del tiempo se pueden implementar utilizando consideraciones de fisuración automática, articulaciones plásticas y mecanismos de fallo.

Las cargas que se pueden aplicar son esencialmente ilimitadas y se pueden secuenciar en un enfoque de peligros múltiples con cargas por etapas para simular una cadena de eventos repetidos como terremotos, incendios, explosiones, impactos, tsunamis, vientos fuertes y derrumbe gradual. ELS puede proporcionar una simulación y análisis precisos de los planes de demolición propuestos utilizando explosivos, una bola de demolición, una fuerza de empuje o tracción o la deconstrucción manual.

Un nuevo método de análisis llamado Método de Elementos Aplicados (AEM) combina elementos del Método de Elementos Discretos (DEM) con el Método de Elementos Finitos (FEM). En pocas palabras, AEM es capaz de modelar desde la separación de elementos hasta el derrumbe y la predicción de escombros automáticamente. Por el contrario, el FEM puede ser preciso hasta la separación de elementos y el DEM se puede utilizar mientras los elementos están separados. Durante más de dos décadas de investigación y desarrollo continuos, AEM ha demostrado ser la única metodología que puede seguir el comportamiento del colapso estructural a través de todas las etapas de carga, incluyendo el elástico, el inicio y propagación de fisuras en materiales débiles a tracción, fluencia de armaduras, separación de elementos , colisión de elementos (contacto) y colisión con el terreno y estructuras cercanas [1].

El objetivo de usar RFEM 6 y Blender con el complemento Bullet Constraints Builder es obtener una representación gráfica del derrumbe de un modelo basado en datos reales de propiedades físicas. RFEM 6 sirve como fuente de geometría y datos para la simulación. Este es otro ejemplo de por qué es importante mantener nuestros programas como los llamados BIM Open, para lograr la colaboración en todos los dominios del software.

Implementación

Paso 1: Modelado en RFEM

Aquí un modelo de RFEM 6 disponible ( Estructura de silo de acero 3D ) se considera como el caso de estudio para la simulación de derrumbe. En la sección actual, necesitamos definir la geometría estructural, las propiedades del material y las condiciones de contorno (apoyos estructurales) que se muestran en la Figura 1.

Para la siguiente etapa, es necesario exportar el formato IFC desde RFEM e importarlo a Blender (Figura 2).

Paso 2: Modelado de BCB Blender

1) Descargar e instalar  Blender Software Versión 3.5Blender Software Versión 2.79 .

2) Descargar e instalar  Generador de restricciones de viñetas para Blender versión 2.79 (Figura 3).

3) Descargar e instalar el  Complemento BlenderBIM para activar la importación del formato .IFC a Blender v. 3.5 (Figura 3). La opción para importar el formato del modelo IFC está disponible solo después de activar el complemento BIM en la configuración de Blender (Figura 4).

4) Exportar el modelo como formato .OBJ desde Blender v. 3.5 e importar a Blender v. 2.79 (Figura 6).

5) Clasificación de los elementos de los modelos en "grupos" y división por tipo: vigas, placas, cimentaciones, etc. Para estos grupos, puede agregar propiedades en la tabla y en la lista de grupos de elementos (Figura 7). Para establecer los parámetros para grupos individuales, también se pueden usar valores preestablecidos para los tipos básicos de materiales en la tabla, como para el hormigón armado y las estructuras de acero (Figura 8).

6) Para configurar los grupos, es importante que los grupos en la tabla tengan el mismo nombre que los grupos creados en el modelo de Blender (Figura 9).

7) Aquí está la información para las vigas configuradas en la Figura 10.

8) La información de la superficie se muestra en la Figura 11.

9) La condición de contorno asumida (apoyo) y la información de la cimentación se muestran en la Figura 12.

10) Aquí, la información sobre la parte circular se muestra en la figura 13.

11) Además, la información de configuración general se ilustra en la Figura 14.

12) Descargar Patrón del historial del tiempo del terremoto e introducir BCB Blender 2.79 como se muestra en la figura 15.

13) El valor del límite de tamaño mínimo se define como 1,50 en la sección discreta (Figura 16).

14) Para asegurarse de que las herramientas de preprocesamiento estén incluidas en el modo automático, asegúrese de que está marcada la casilla "Ejecutar en modo automático" en el encabezado de las herramientas de preprocesamiento. Esto hará que las Herramientas de preprocesamiento formen parte del modo automático (Figura 17).

15) Se recomienda guardar la configuración del elemento antes de pasar de esta etapa, como se muestra en la Figura 8. Cada vez que se abre el archivo de Blender, ahora será posible volver a cargar la configuración (Figura 18).

16) El progreso de la simulación se puede controlar a través de la ventana de la consola del sistema (figura 19), que se debe mantener abierta en todo momento. El monitor del sistema también se puede usar para recopilar datos útiles durante la resolución de problemas, y luego presione la tecla "A" en su teclado para elegir el modelo completo.

17) Después de eso, debe presionar Build (Figura 20), que ejecutará automáticamente las herramientas de preprocesamiento antes de ejecutar la simulación.

18) Y finalmente el modelo derrumbado se muestra en la Figura 21. Para el renderizado final, puede usar la última versión de Blender de nuevo. Debajo de este artículo, encontrará una demostración tanto de nuestro archivo final con el derrumbe en Blender 2.79 como del archivo con la configuración para el renderizado de animación final en Blender 3.5.

Conclusión

En el artículo actual de la base de conocimientos, hemos descrito el objetivo de usar RFEM 6 y Blender con el complemento Bullet Constraints Builder para obtener una representación gráfica del derrumbe de un modelo basado en datos reales de las propiedades físicas. RFEM 6 sirve como fuente de geometría y datos para la simulación. Este es otro ejemplo de por qué es importante mantener nuestros programas como los llamados BIM Open, para lograr la colaboración en todos los dominios del software.


Autor

El Sr. Kazemian es responsable del desarrollo de productos y marketing para Dlubal Software, en particular para el programa RWIND 2.

Referencias
  1. Método de los elementos aplicado. AEM. (18 de marzo de 2021). https://www.appliedelementmethod.org/
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