Características de los productos - Sector: Estructuras con membranas tensadas

El tipo de carga de agua estancada permite simular acciones de lluvia en superficies curvas múltiples, considerando los desplazamientos según el análisis de grandes deformaciones.

Este proceso numérico de lluvia examina la geometría de la superficie asignada y determina qué porciones de lluvia se drenan y qué porciones de lluvia se acumulan en charcos (bolsas de agua) en la superficie. El tamaño del charco da como resultado una carga vertical correspondiente para el análisis estático.

Por ejemplo, puede usar esta función en el análisis de geometrías de cubiertas de membrana planas aproximadas sometidas a cargas de lluvia.

En comparación con el módulo adicional RF-FORM-FINDING (RFEM 5), se han agregado las siguientes características nuevas al complemento Búsqueda de forma (form-finding) para RFEM 6:

• Especificación de todas las condiciones de contorno de carga de la búsqueda de forma en un caso de carga
• Almacenamiento de los resultados de la búsqueda de forma como estado inicial para un análisis posterior del modelo
• Asignación automática del estado inicial de la búsqueda de forma mediante asistentes de combinación para todas las situaciones de carga de una situación de proyecto
• Condiciones de contorno adicionales de la geometría de la búsqueda de forma para barras (longitud sin tensar, flecha vertical máxima, flecha vertical en el punto bajo)
• Condiciones de contorno de la carga de búsqueda de forma adicionales para barras (fuerza máxima en la barra, fuerza mínima en la barra, componente de tracción horizontal, tracción en el extremo i, tracción en el extremo j, tracción mínima en el extremo i, tracción mínima en el extremo j)
• Tipos de material "Tela" y "Lámina" en la biblioteca de materiales
• Búsquedas de forma paralelas en un modelo
• Simulación de estados de búsqueda de forma de construcciones secuenciales en conexión con el complemento de Análisis de fases de construcción (CSA)

Una vez que activa el complemento Búsqueda de forma en los Datos básicos, se asigna un efecto de búsqueda de forma a los casos de carga con la categoría de casos de carga "Pretensado" junto con las cargas de búsqueda de forma del catálogo de cargas en barras, superficies y sólidos. Este es un caso de carga de pretensado. Por lo tanto, se transforma en un análisis de búsqueda de forma para todo el modelo con todas las barras, superficies y elementos sólidos definidos en él. Puede alcanzar la búsqueda de forma de los elementos relevantes de barras y membranas en medio del modelo general utilizando cargas especiales de búsqueda de forma y definiciones de carga regulares. Estas cargas de búsqueda de forma describen el estado esperado de deformación o fuerza después de la búsqueda de forma en los elementos. Las cargas regulares describen la carga externa de todo el sistema.

¿Sabe exactamente cómo se calcula la búsqueda de las formas? Primero, el proceso de búsqueda de forma de los casos de carga con la categoría de casos de carga "Pretensado" desplaza la geometría inicial de la malla a una posición óptimamente equilibrada por medio de bucles de cálculo iterativos. Para esta tarea, el programa utiliza el método de la estrategia de actualización de referencias (URS) del Prof. Bletzinger y el Prof. Ramm. Esta tecnología se caracteriza por formas de equilibrio las cuales, después del cálculo, cumplen casi exactamente con las condiciones de contorno de búsqueda de forma especificadas inicialmente (pandeo, fuerza y pretensado).

Además de la descripción pura de las fuerzas o flechas esperadas en los elementos a formar, el enfoque integral del método URS también permite una consideración de los esfuerzos regulares. En el proceso general, esto permite, por ejemplo, una descripción del peso propio o una presión neumática por medio de las cargas de los elementos correspondientes.

Todas estas opciones le dan al núcleo de cálculo el potencial para calcular formas anticlásticas y sinclásticas que están en un equilibrio de fuerzas para geometrías planas o simétricas rotacionalmente. Para poder implementar de manera realista ambos tipos de manera individual o conjunta en un entorno, el cálculo especifica dos formas de describir los vectores de fuerza de la búsqueda de forma:

• Método de tracción: descripción de los vectores de fuerza de búsqueda de forma en el espacio para geometrías planas
• Método de proyección: descripción de los vectores de fuerza de búsqueda de forma en un plano de proyección con fijación de la posición horizontal para geometrías cónicas

El proceso de búsqueda de forma le proporciona un modelo estructural con esfuerzos activos en el "caso de carga de pretensado" Este caso de carga muestra el desplazamiento desde la posición de entrada inicial hasta la geometría de forma encontrada en los resultados de la deformación. En los resultados basados en esfuerzos o tensiones (esfuerzos internos en barras y superficies, tensiones en sólidos, presiones de gases, etc.), se aclara el estado para mantener la forma encontrada. Para el análisis de la geometría de la forma, el programa le ofrece un gráfico de curvas de nivel bidimensional con la salida de la altura absoluta y un gráfico de inclinación para la visualización de la situación del desnivel.

Ahora, se realiza un cálculo y análisis estático adicional de todo el modelo. Para este propósito, el programa transfiere la geometría de forma encontrada, incluidas las deformaciones por elementos, a un estado inicial aplicable universalmente. Ahora puede usarlo en los casos de carga y combinaciones de carga.

Con la opción activada 'Topología en la forma de la búsqueda de forma' en el Navegador de proyectos - Mostrar, la visualización del modelo se optimiza en función de la geometría de la búsqueda de forma. Por ejemplo, las cargas se visualizan en relación con el sistema deformado.

En RFEM, hay una opción para acoplar superficies con los tipos de rigidez "Membrana" y "Membrana ortótropa" con los modelos de material "Isótropo elástico no lineal 2D/3D" e "Isótropo plástico 2D/3D" (módulo adicional RF-MAT NL erforderlich).

Esta funcionalidad permite la simulación del comportamiento de deformación no lineal de, por ejemplo, láminas de ETFE.

• Búsqueda de forma de:
  • estructuras de cables y membranas cargadas a tracción
  • estructuras de láminas y vigas cargadas a compresión
  • estructuras mixtas cargadas a tracción y compresión
• Consideración de cámaras de gas entre superficies
• Interacción con la estructura de soporte (diseño de la subestructura según varias normas)
• Las superficies se consideran como elementos 2D y las barras como 1D
• Definición de condiciones de pretensado distintas para superficies (membranas y cáscaras)
• Definición de fuerzas o requisitos geométricos para barras (cables y vigas)
• Consideración de cargas individuales (peso propio, presión interna, etc.) en el proceso de búsqueda de forma
• Definiciones de apoyos temporales para el proceso de búsqueda de forma
• Búsqueda de forma preliminar automática de superficies de membranas (más información...)
• Definición de materiales isótropos u ortótropos para el análisis estructural
• Definición opcional de cargas poligonales libres
• Transformación de los elementos de la forma encontrada en elementos de superficies NURBS
• Posibilidad de la búsqueda de forma combinada mediante la integración de la búsqueda de forma preliminar
• Evaluación gráfica de la nueva forma utilizando coordenadas de colores y trazados de inclinación
• Documentación completa del cálculo con figuras de evaluación adaptables definidas por el usuario
• Exportación opcional de la malla de EF como archivo DXF o Excel

El cálculo no lineal adopta la geometría de malla real de los componentes de superficie plana, pandeada, curva simple o curva doble del patrón de corte seleccionado y aplana este componente de superficie de conformidad con la minimización de la energía de distorsión, asumiendo un comportamiento del material definido.

En términos simplificados, este método intenta comprimir la geometría de la malla en una prensa, suponiendo un contacto sin fricción, y encontrar el estado en el que las tensiones del aplanamiento en el componente están en equilibrio en el plano. De esta manera, se logra una energía mínima y una precisión óptima del patrón de corte. Se considera la compensación para la urdimbre y la trama, así como también para las líneas de contorno. Entonces, se aplican las tolerancias definidas en las líneas de contorno a la geometría de la superficie plana resultante.

Características:

• Minimización de la energía de distorsión en el proceso de aplanado para patrones de corte muy precisos
• Aplicación para casi todas las disposiciones de mallas
• Reconocimiento de las definiciones de los patrones de corte adjuntos para mantener la misma longitud
• Aplicación de la malla para el cálculo principal

RF-CUTTING-PATTERN se activa seleccionando la opción respectiva en la pestaña de opciones en Datos generales de cualquier modelo de RFEM. Después de activar el módulo adicional, se muestra un nuevo objeto, "Patrones de corte", en Datos del modelo. Si la distribución de la superficie de la membrana para el corte en la posición básica es demasiado grande, puede dividir la superficie mediante líneas de corte (tipos de línea "Corte mediante dos líneas" o "Corte mediante sección") en las franjas parciales correspondientes.

Luego puede definir las entradas individuales para cada patrón de corte utilizando el objeto "Patrón de corte". Aquí es posible seleccionar las líneas de contorno, compensaciones y tolerancias.

Pasos de la secuencia de trabajo:

• Creación de líneas de corte
• Creación del patrón seleccionando sus líneas de contacto o usando un generador semiautomático
• Selección libre de la orientación de la urdimbre y la trama introduciendo un ángulo
• Aplicación de valores de compensación
• Definición opcional de compensaciones distintas para líneas de contorno
• Tolerancias distintas para líneas de soldadura y líneas de contorno
• Representación preliminar del patrón de corte en la ventana gráfica del lado sin iniciar el cálculo principal no lineal

Los resultados del proceso de búsqueda de forma son una nueva forma y los esfuerzos internos correspondientes. Los resultados habituales, como deformaciones, esfuerzos, tensiones y otros, se pueden mostrar en el caso de RF-FORM-FINDING.

Esta forma de pretensado está disponible como estado inicial para todos los demás casos de carga y combinaciones en el análisis estructural.

Para una mayor facilidad al definir los casos de carga, se puede usar la transformación NURBS (Parámetros de cálculo/Búsqueda de forma). Esta característica mueve las superficies originales y los cables a su posición después de la búsqueda de forma.

Al usar los puntos de rejilla de las superficies o los nudos de definición de las superficies NURBS, las cargas libres se pueden situar en partes seleccionadas de la estructura.

El proceso de búsqueda de forma se puede activar en el cuadro de diálogo Datos generales, pestaña Opciones. El pretensado (o los requisitos geométricos para barras) se puede definir en los parámetros para superficies y barras. El proceso de búsqueda de forma se realiza mediante el cálculo de un caso de RF-FORM-FINDING.

Pasos de la secuencia de trabajo:

• Creación de un modelo en RFEM (superficies, barras, cables, apoyos, definición del material, etc.)
• Definición del pretensado requerido para membranas y fuerza o longitud/catenaria para barras (por ejemplo, cable)
• Consideración opcional de otras cargas para el proceso de búsqueda de forma en los casos de carga especiales de búsqueda de forma (peso propio, presión, peso de nudo de acero, etc.)
• Configuración de cargas y combinaciones de cargas para análisis estructurales adicionales

• Líneas de corte planas y geodésicas
• Aplanado de partes de superficies doblemente curvadas de membranas tensadas o cojines neumáticos
• Definición de patrones de corte mediante el uso de líneas de contorno las cuales no se necesita que estén conectadas
• Aplanado sofisticado basado en la teoría de energía mínima
• Tolerancias de soldaduras y de contorno
• Compensación uniforme o lineal mediante la dirección de la urdimbre y la trama
• Posibilidad de compensaciones distintas en líneas de contorno
• Organización de datos adaptable (cualquier modificación adicional de datos de entrada se considera hasta la "soldadura" final)
• Muestra gráfica de los patrones de corte
• Información estadística sobre cada patrón de corte (anchura, longitud, tamaño)
• Opción para generar automáticamente patrones de corte a partir de celdas

Después de iniciar el cálculo, el programa realiza la búsqueda de forma de la estructura entera. El cálculo considera la interacción entre los elementos de la búsqueda de forma (membranas, cables, etc.) y las estructura de soporte.

El proceso de búsqueda de forma se realiza iterativamente como un análisis no lineal especial, inspirado en la estrategia de actualización de referencias URS (Updated Reference Strategy) del Prof. Bletzinger y el Prof. Ramm. De esta manera, las formas en equilibrio se obtienen considerando el pretensado predefinido.

Además, este método permite considerar las cargas individuales tales como el peso propio o la presión interior para estructuras neumáticas en el proceso de búsqueda de forma. El pretensado de superficies (por ejemplo, de membranas) puede definirse mediante dos métodos distintos:

• Método estándar: prescripción del pretensado requerido en una superficie
• Método de proyección: prescripción del pretensado requerido en una proyección de una superficie, estabilización especialmente para formas cónicas

Después del cálculo, aparecen las "Coordenadas de punto" en el cuadro de diálogo del patrón de corte. En esta pestaña, el resultado se muestra en forma de una tabla con coordenadas y una superficie en la ventana gráfica. La tabla de coordenadas presenta nuevas coordenadas aplanadas relativas al centro de gravedad del patrón de corte para cada nudo de la malla. Además, el patrón de corte se representa con el sistema de coordenadas en el centro de gravedad en la ventana gráfica. Al seleccionar una celda de la tabla, el nudo respectivo se muestra con una flecha en el gráfico. Además, el área del patrón de corte se muestra bajo la tabla de los nudos.

Además, para cada patrón se muestran los resultados estándares de tensión/deformación en el caso de carga de RF-CUTTING PATTERN.
Características:

• Resultados en una tabla incluyendo la información sobre el patrón de corte
• Tabla inteligente que interactúa con el gráfico
• Resultados de la geometría aplanada en un archivo DXF
• Salida de deformaciones después del aplanamiento para evaluar los patrones de corte
• Resultados de deformaciones después del aplanado para la evaluación de patrones