Introduction
Les situations d'urgence peuvent créer des conditions de travail difficiles pour les travailleurs de la recherche et du sauvetage urbains (USaR). L'objectif important est de réduire significativement le temps en relation avec la phase USaR en fournissant des solutions de prise de conscience de la situation à grande échelle pour une meilleure détection et localisation des victimes piégées, aidées par des outils de simulation pour prédire les défaillances structurelles, ainsi qu'un mécanisme holistique de soutien à la décision qui intègre les procédures opérationnelles et les ressources des acteurs concernés.
En utilisant l'approche Extreme Loading for Structures (ELS), les ingénieurs structuraux peuvent correctement simuler, analyser et visualiser l'effondrement progressif causé par des situations de charge extrême telles que les charges sismiques, les vents violents, les charges explosives, les charges dynamiques et les charges d'impact. Les ingénieurs peuvent également estimer la vulnérabilité d'une structure à un effondrement progressif en simulant la défaillance de divers composants et en déterminant si l'effondrement résultant sera partiel ou total. Le renforcement des modèles, les sections en acier et les détails de précontrainte, qui sont typiquement supposés ou ignorés, peuvent être ajoutés facilement au modèle ELS, améliorant considérablement le modèle et ses résultats. Les effets de la corrosion au fil du temps peuvent être mis en œuvre en utilisant des fissures automatiques, des charnières plastiques et des considérations sur les mécanismes de défaillance.
Les charges applicables sont essentiellement illimitées et peuvent être séquencées dans une approche multi-risques avec des charges progressives pour simuler des événements répétés ou une chaîne d'événements tels que les tremblements de terre, les incendies, les explosions, les impacts, les tsunamis, les vents violents et l'effondrement progressif. ELS peut fournir une simulation et une analyse précises des plans de démolition proposés en utilisant des explosifs, une boule de démolition, une force de poussée ou de traction, ou une déconstruction manuelle.
Une nouvelle méthode d'analyse appelée Méthode des Éléments Appliqués (AEM) combine des éléments de la Méthode des Éléments Discrets (DEM) avec la Méthode des Éléments Finis. En termes simples, l'AEM est capable de modéliser depuis la séparation des éléments jusqu'à l'effondrement et la prédiction des débris automatiquement. En revanche, la FEM peut être précise jusqu'à la séparation des éléments, et la DEM peut être employée lorsque les éléments sont séparés. Plus de deux décennies de recherche et développement continu ont montré que l'AEM est la seule méthodologie capable de suivre le comportement de l'effondrement structurel à travers toutes les étapes de la charge, y compris l'élasticité, l'initiation et la propagation des fissures dans les matériaux faibles en traction, la cession du renforcement, la séparation des éléments, la collision des éléments (contact) et la collision avec le sol et les structures avoisinantes [1].
L'objectif d'utiliser RFEM 6 et Blender avec l'add-on Bullet Constraints Builder est d'obtenir une représentation graphique de l'effondrement d'un modèle basée sur des données réelles de propriétés physiques. RFEM 6 sert de source de géométrie et de données pour la simulation. C'est un autre exemple de l'importance de maintenir nos programmes en BIM ouvert, afin de réaliser une collaboration entre les domaines de logiciels.
Mise en oeuvre
Étape 1 : Modélisation RFEM
Ici, un modèle RFEM 6 disponible (un
Structure 3D du silo en acier
) est considéré comme l'étude de cas pour la simulation de l'effondrement. Dans la section actuelle, nous devons définir la géométrie structurelle, les propriétés des matériaux et les conditions aux limites (supports structurels), qui sont montrées dans l'Image 1.
Pour l'étape suivante, le format IFC doit être exporté de RFEM et importé dans Blender (Image 2).
Étape 2 : Modélisation BCB Blender
- Télécharger et installer Version 3.5 du logiciel Blender et Version 2.79 du logiciel Blender .
- Télécharger et installer Bullet Constraints Builder pour la version 2.79 de Blender (Image 3).
- Télécharger et installer le Module complémentaire BlenderBIM pour activer l'importation au format .IFC dans Blender v. 3.5 (Image 3). L'option pour importer le format de modèle IFC n'est disponible qu'après l'activation de l'add-on BIM dans les paramètres de Blender (Image 4).
- Exporter le modèle au format .OBJ depuis Blender v. 3.5 et l'importer dans Blender v. 2.79 (Image 6).
- Classification des éléments des modèles en "groupes" et division par type - poutres, plaques, fondations, etc. Pour ces groupes, vous pouvez ajouter des propriétés dans le tableau et la liste de groupes d'éléments (Image 7). Pour définir les paramètres des groupes individuels, des valeurs prédéfinies pour les types de matériaux de base dans le tableau peuvent également être utilisées, comme pour le béton armé et les structures en acier (Image 8).
- Pour configurer les groupes, il est important que les groupes dans le tableau aient le même nom que les groupes créés dans le modèle Blender (Image 9).
- Voici les informations sur les poutres configurées dans l'Image 10.
- Les informations de surface sont montrées dans l'Image 11.
- La condition aux limites présumée (support) et les informations de fondation sont montrées dans l'Image 12.
- Ici, les informations sur la partie circulaire sont montrées dans l'Image 13.
- De plus, les informations sur les paramètres généraux sont illustrées dans l'Image 14.
- Télécharger Modèle de l'historique des tremblements de terre et l'introduire dans BCB Blender 2.79 comme montré dans l'Image 15.
- La valeur de la limite de taille minimale est définie à 1.50 dans la section discrète (Image 16).
- Pour s'assurer que les outils de prétraitement sont inclus en mode automatique, assurez-vous que la case "Exécuter en mode automatique" dans l'en-tête des outils de prétraitement est cochée. Cela fera en sorte que les outils de prétraitement soient inclus en mode automatique (Image 17).
- Il est recommandé d'enregistrer la configuration des éléments avant de passer cette étape, comme montré dans l'Image 8. Chaque fois que le fichier Blend est ouvert, il sera désormais possible de recharger les paramètres (Image 18).
- La progression de la simulation peut être suivie via la fenêtre de la console du système (Image 19), qui devrait être gardée ouverte en tout temps. Le moniteur système peut également être utilisé pour recueillir des données utiles lors du dépannage, puis appuyez sur la touche "A" de votre clavier pour sélectionner le modèle complet.
- Après cela, vous devez appuyer sur Construire (Image 20), ce qui exécutera automatiquement les outils de prétraitement avant de lancer la simulation.
- Et enfin, le modèle effondré est montré dans l'Image 21. Pour le rendu final, vous pouvez utiliser la dernière version de Blender à nouveau. Sous cet article, vous trouverez une démonstration à la fois de notre fichier final avec l'effondrement dans Blender 2.79 et du fichier avec les paramètres pour le rendu de l'animation finale dans Blender 3.5.
Conclusion
Dans l'article de base de connaissances actuel, nous avons décrit l'objectif d'utiliser RFEM 6 et Blender avec l'add-on Bullet Constraints Builder pour obtenir une représentation graphique de l'effondrement d'un modèle basée sur des données réelles de propriétés physiques. RFEM 6 sert de source de géométrie et de données pour la simulation. C'est un autre exemple de l'importance de maintenir nos programmes en BIM ouvert, afin de réaliser une collaboration entre les domaines de logiciels.