Introducción
Las situaciones de emergencia pueden crear 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 USaR al ofrecer resoluciones de conocimiento de situación de área amplia para mejorar la detección y localización de víctimas atrapadas, con la ayuda de herramientas de simulación para predecir fallos estructurales, así como un mecanismo de apoyo a la toma de decisiones holístico que incorpore los procedimientos operativos y los recursos de los actores relevantes.
Al utilizar el enfoque de Carga Extrema para Estructuras (ELS), los ingenieros estructurales pueden simular, analizar y visualizar correctamente el colapso progresivo causado por situaciones de carga extrema como cargas sísmicas, vientos fuertes, cargas de explosiones, cargas dinámicas y de impacto. Los ingenieros también pueden estimar la vulnerabilidad de una estructura al colapso progresivo al simular la falla de varios componentes y determinar si el colapso resultante será parcial o total. Los detalles de refuerzo, las secciones de acero y el pretensado, que típicamente se asumen o ignoran, se pueden añadir fácilmente al modelo ELS, mejorando significativamente el modelo y sus resultados. Los efectos de corrosión a lo largo del tiempo se pueden implementar utilizando mecanismos automáticos de fisuración, bisagras plásticas y consideraciones de mecanismos de falla.
Las cargas que se pueden aplicar son esencialmente ilimitadas y se pueden secuenciar en un enfoque de multiamenaza con carga escalonada para simular eventos repetidos o una cadena de eventos como terremotos, fuego, explosiones, impacto, tsunamis, viento fuerte y colapso gradual. ELS puede proporcionar una simulación y análisis precisos de los planes de demolición propuestos utilizando explosivos, una bola de demolición, empuje o tracción, o deconstrucción manual.
Un nuevo método de análisis llamado Método de Elementos Aplicados (AEM, por sus siglas en inglés) combina elementos del Método de Elementos Discretos (DEM) con el Método de Elementos Finitos. En pocas palabras, AEM es capaz de modelar desde la separación de elementos hasta el colapso y la predicción de escombros automáticamente. En contraste, FEM puede ser preciso hasta la separación de elementos, y DEM se puede emplear mientras los elementos están separados. A lo largo de más de dos décadas de investigación y desarrollo continuos, se ha demostrado que AEM es la única metodología que puede seguir el comportamiento del colapso estructural a través de todas las etapas de carga, incluyendo elástico, inicio y propagación de fisuras en materiales débiles a la tracción, rendición de refuerzos, separación de elementos, colisión de elementos (contacto), y colisión con el suelo y estructuras cercanas [1].
El objetivo de utilizar RFEM 6 y Blender con el complemento Bullet Constraints Builder es obtener una representación gráfica del colapso de un modelo basado en datos reales de propiedades físicas. RFEM 6 sirve como la fuente de geometría y datos para la simulación. Este es otro ejemplo de por qué es importante mantener nuestros programas como BIM Open, para lograr colaboración a través de dominios de software.
Implementación
Paso 1: Modelado RFEM
Aquí, se considera un modelo disponible de RFEM 6 (un
Estructura de silo de acero en 3D
) como estudio de caso para la simulación del colapso. En la sección actual, necesitamos definir la geometría estructural, las propiedades materiales y las condiciones de frontera (soportes estructurales), que se muestran en la Imagen 1.
Para la siguiente etapa, se necesita exportar el formato IFC desde RFEM e importarlo a Blender (Imagen 2).
Paso 2: Modelado BCB Blender
- Descargar e instalar Blender Software Versión 3.5 y Blender Software Versión 2.79 .
- Descargar e instalar Bullet Constraints Builder para Blender versión 2.79 (Imagen 3).
- Descargar e instalar el Complemento BlenderBIM para activar la importación en formato .IFC a Blender v. 3.5 (Imagen 3). La opción para importar el formato de modelo IFC está disponible solo después de activar el complemento BIM en la configuración de Blender (Imagen 4).
- Exportar el modelo en formato .OBJ desde Blender v. 3.5 e importar a Blender v. 2.79 (Imagen 6).
- Clasificación de los elementos del modelo en "grupos" y dividiéndolos por tipo: vigas, placas, cimientos, etc. Para estos grupos, puedes añadir propiedades en la tabla y lista de grupos de elementos (Imagen 7). Para establecer los parámetros de los grupos individuales, se pueden usar valores preestablecidos para tipos básicos de materiales en la tabla, como para estructuras de concreto reforzado y acero (Imagen 8).
- Para configurar los grupos, es importante que los grupos en la tabla se nombren igual que los grupos creados en el modelo de Blender (Imagen 9).
- Aquí está la información para configurar vigas en la Imagen 10.
- La información de la superficie se muestra en la Imagen 11.
- La condición de frontera asumida (soporte) y la información sobre los cimientos se muestra en la Imagen 12.
- Aquí, se muestra la información sobre la parte circular en la Imagen 13.
- También, la información sobre la configuración general se ilustra en la Imagen 14.
- Descargar Patrón del historial del tiempo del terremoto e introducirlo a BCB Blender 2.79 como se muestra en la Imagen 15.
- El valor del Límite de Tamaño Mínimo se define como 1.50 en la sección discreta (Imagen 16).
- Para asegurarse de que las Herramientas de Preprocesamiento están incluidas en el modo automático, asegúrese de que la casilla etiquetada como "Run On Automatic Mode" en la cabecera de las Herramientas de Preprocesamiento esté marcada. Esto hará que las Herramientas de Preprocesamiento formen parte del modo automático (Imagen 17).
- Se recomienda guardar la configuración de elementos antes de pasar de esta etapa, como se muestra en la Imagen 8. Cada vez que el archivo Blend se abra, ahora será posible recargar la configuración (Imagen 18).
- El progreso de la simulación se puede monitorear a través de la ventana de la consola del sistema (Imagen 19), que debe permanecer abierta en todo momento. El monitor del sistema también se puede utilizar para recopilar datos útiles mientras se soluciona problemas, y luego presione la tecla "A" en su teclado para seleccionar el modelo completo.
- Después de eso, necesitas presionar Build (Imagen 20), que ejecutará automáticamente las herramientas de preprocesamiento antes de ejecutar la simulación.
- Finalmente, el modelo colapsado se muestra en la Imagen 21. Para la renderización final, puedes usar la última versión de Blender nuevamente. Debajo de este artículo, encontrarás una demostración de nuestro archivo final con el colapso en Blender 2.79 y el archivo con los ajustes para la renderización de animación final en Blender 3.5.
Conclusión
En el artículo actual de la base de conocimiento, hemos descrito el objetivo de usar RFEM 6 y Blender con el complemento Bullet Constraints Builder para obtener una representación gráfica del colapso de un modelo basado en datos reales de propiedades físicas. RFEM 6 sirve como la fuente de geometría y datos para la simulación. Este es otro ejemplo de por qué es importante mantener nuestros programas como BIM Open, para lograr colaboración a través de dominios de software.