digitalBau as Industry Meeting
Nel febbraio 2020, si è tenuta a Colonia, in Germania, una nuova fiera sulla "Digitalizzazione nelle costruzioni". Dopo molti anni difficili per le fiere tipiche dei software di costruzione, questo è il primo riposizionamento riuscito di una fiera commerciale in questo settore. In particolare, questo evento si è concentrato esclusivamente sul software e, pertanto, questa attenzione del settore non è stata persa tra le altre presenze di produttori indipendenti. Questo è stato un incontro molto atteso per tutti i noti produttori di software nel settore delle costruzioni con particolare attenzione all'analisi strutturale e alla progettazione. Se ha seguito da vicino gli sviluppi negli ultimi anni, ha visto le tendenze; digitalBau è stata anche una buona opportunità per realizzarlo.
Il Building Information Modeling diventa sempre più importante
Per più di 20 anni, gli ingegneri civili hanno studiato come le opzioni digitali possono essere utilizzate per rappresentare l'intero ciclo di vita degli edifici. Solo ora sembra che più di pochi pionieri ci stiano lavorando. Inoltre, gli ingegneri strutturisti riconoscono in questo argomento anche un'opportunità per acquisire nuovi clienti, lavorare in modo più efficiente e presentare il loro studio di ingegneria come innovativo e progressista. Quest'ultimo punto non è da sottovalutare quando si tratta di assumere ingegneri specializzati difficili da trovare e di trattenerli per un periodo di tempo più lungo.
Le nuove versioni del software includono più strumenti per lavorare meglio con i dati 3D e per comunicare digitalmente. Ciò è stato preceduto da diversi anni durante i quali gli architetti hanno iniziato ad apprezzare i vantaggi dei gemelli digitali. Aiutano a creare visualizzazioni interessanti e ad eseguire stime dei costi in modo rapido e accurato. Una volta creati i modelli 3D, è possibile utilizzarli per altre attività, come l'analisi strutturale e la progettazione.
Perché ricominciare dall'inizio quando è possibile importare i modelli con l'interfaccia Open BIM certificata? Finora queste sono state le idee. Tuttavia, è ormai noto che un modello di calcolo digitale è fondamentalmente diverso da un modello 3D creato dall'architetto, anche se a prima vista sembra lo stesso. Sebbene si basi sulle dimensioni e sui dati del modello del gemello digitale, non contiene necessariamente le informazioni su supporti, cerniere e, ad esempio, i carichi associati e le combinazioni di carico che sono essenziali per un calcolo. Inoltre, il modello di analisi contiene significative semplificazioni, senza le quali nessun calcolo efficiente sarebbe ancora possibile. Ad esempio, nel modello BIM, tutti i componenti strutturali sono descritti come solidi.
Nel modello di analisi strutturale, tuttavia, gli elementi solidi sono raramente utilizzati nei calcoli. Invece, le colonne e le travi sono modellate come elementi finiti 1D (cioè, con un nodo iniziale e uno finale e una linea in mezzo). La rigidezza dell'elemento è descritta dai valori della sezione trasversale e dalla lunghezza della linea. Così, le geometrie solide 3D degenerano in semplici modelli wireframe. Questo, a sua volta, significa che le linee centrali e le superfici di colonne, travi, soffitti e pareti non si incontrano sempre in un nodo o una linea; così, puoi facilmente raggiungere il modello wireframe menzionato. Invece, la posizione delle linee strutturali di azione deve spesso essere spostata e definita in modo più preciso al fine di ottenere un modello di analisi coerente, mirabile.
Poiché ciò richiede conoscenze ingegneristiche, non può sempre essere completamente automatizzato da software e può richiedere molto tempo. Il software BIM all'avanguardia mostra questo problema ed entrambi i modelli, incluso il modello strutturale, sono disponibili. Strumenti speciali allungano, accorciano o trovano punti vicini e li definiscono come nodi strutturali. Se questi modelli strutturali saranno trasferiti al software di analisi strutturale nella fase successiva, sarà richiesto un formato di scambio comune. Questo non deve necessariamente essere il formato IFC indipendente dal produttore. Esistono diversi formati e interfacce dirette tra BIM e software di analisi strutturale, dove i dati vengono importati direttamente da un programma all'altro senza un file intermedio.
Nuove soluzioni digitali per le simulazioni del carico del vento
Una volta che il modello è stato importato nel software di analisi strutturale, è necessario perfezionarlo ulteriormente. Oltre ai supporti, alle cerniere e ad altri parametri meccanici, l'applicazione del carico è un grande passo. Nell'approccio tradizionale, le ipotesi di carico vengono effettuate ed inserite nel modello analitico come carichi di aste o di superficie. Per le forme regolari degli edifici, le norme di carico indicano quali carichi si devono applicare. L'applicazione di carichi da peso proprio, imposti e da neve di solito causa solo alcuni problemi. La situazione è diversa per i carichi del vento. I flussi del vento e le turbolenze sono regolati solo per semplici oggetti da costruzione. Anche le cose più comuni, come abbaini, grondaie, pensiline o edifici parzialmente aperti, possono portare rapidamente a situazioni in cui non è chiaro se siano presenti o meno carichi di aspirazione o di compressione e quanto siano grandi. Tuttavia, con l'opzione di pianificazione digitale, è possibile progettare forme di edifici sofisticati e stravaganti dal punto di vista architettonico. Anche se le ipotesi di carico possono essere fatte qui, è molto laborioso e richiede molto tempo applicarle. Come con l'utilizzo dell'analisi strutturale per simulare i flussi del vento, è possibile utilizzare anche i metodi FEA, che sono solitamente utilizzati, ad esempio, nell'ingegneria meccanica per l'analisi dei flussi. È ovvio utilizzare le simulazioni digitali per i flussi del vento e per determinare le pressioni del vento sugli edifici.
Pertanto, la simulazione dei carichi del vento è stata un argomento importante presso lo stand della società di software Dlubal per l'analisi strutturale e la progettazione ' alla fiera digitalBau di Colonia, in Germania. Il programma corrispondente, RWIND Simulation, può essere interpretato come una galleria del vento digitale. Ciò che viene altrimenti analizzato su modelli di replica in una delle poche gallerie del vento in Germania in modo dispendioso in termini di tempo e denaro, può ora essere analizzato molto più rapidamente. I modelli digitali, poiché sono già disponibili quando si utilizza il metodo BIM, vengono importati nel software e possono quindi essere visualizzati con un alto livello di dettaglio. Inoltre, la topografia dell'ambiente circostante e degli edifici adiacenti è importante nelle simulazioni del vento. Questi possono essere ulteriormente importati e allineati in relazione all'edificio. Le norme pertinenti specificano le velocità del vento di base e le turbolenze da applicare nei diagrammi. È possibile definirli nel software come un profilo del vento verticale a seconda della norma. La simulazione dei flussi del vento da diverse direzioni inizia con queste specifiche. Di conseguenza, otteniamo visualizzazioni animate dei flussi e delle velocità del vento, nonché delle pressioni risultanti sulla superficie della struttura, che possono quindi essere utilizzate come carico strutturale.
La galleria del vento digitale può essere utilizzata in modo ancora più efficace in combinazione con il software di analisi strutturale RFEM. I modelli di analisi 3D possono essere trasferiti direttamente nella galleria del vento digitale. Dopo il completamento della simulazione, i carichi vengono trasferiti automaticamente come caso di carico strutturale. Quando si utilizza un software CFD come RWIND Simulation, una parte significativa dell'analisi strutturale viene portata a un livello completamente diverso. Le ipotesi di carico basate su CFD offrono l'opportunità di determinare azioni di carico più realistiche e forse più economiche e più sicure per le strutture di supporto. L'utilizzo di modelli 3D nell'analisi strutturale e nella simulazione del vento consente di risparmiare tempo durante l'immissione dei carichi del vento. D'altra parte, c'è la discrepanza che le applicazioni di carico basate sugli standard di carico non corrispondono ai carichi determinati numericamente dall'analisi CFD. Ciò solleva dubbi, soprattutto se il livello di carico è inferiore. Qui sono necessari i calcoli di riferimento e la convalida dei risultati numerici rispetto a parametri di riferimento noti.
Tuttavia, si può anche sostenere che i test nella galleria del vento reale rappresentano la realtà solo approssimativamente a causa dei modelli molto ridimensionati, degli errori di misurazione e della distribuzione dei sensori. Inoltre, è difficile determinare l'elasticità degli edifici in un test in galleria del vento reale. Le soluzioni numeriche offrono un grande potenziale qui. Inoltre, le norme di carico sono metodi molto semplificati, che di solito sono considerati uno strumento sicuro. Entrambi i metodi di determinazione del carico - test della galleria del vento reale e metodi semplificati della norma di carico - rappresentano quindi solo approssimazioni della realtà. Pertanto, i carichi determinati mediante CFD e RWIND sono almeno una buona alternativa e aiutano l'utente a comprendere le condizioni reali. Questo è un buon esempio di come il settore delle costruzioni può beneficiare della digitalizzazione e del BIM, nonché di prodotti innovativi e nuovi. Oltre al modello di architettura e di analisi, è richiesto un modello digitale del vento. Speriamo che le circostanze legali e i metodi di verifica dell'analisi strutturale siano adattati alle nuove possibilità e modellino attivamente il progresso tecnico.
Servizi basati su cloud
Un altro argomento discusso è l'utilizzo di servizi basati su cloud per l'analisi strutturale e la progettazione. Tuttavia, non si tratta solo di salvare i dati sui server, ma anche di fornire informazioni sul web e del loro utilizzo automatizzato. Relativamente all'analisi strutturale, ci sono già molti esempi in cui i calcoli possono essere effettuati sul web. Un esempio di come la pianificazione strutturale può beneficiare dei servizi basati su cloud è lo strumento Geo Zone di Dlubal Software. Questo servizio include mappe di zonizzazione per determinare rapidamente carichi da neve e velocità del vento, nonché dati sismici e tornado per molti paesi in tutto il mondo. Le azioni dovute a tsunami, temperatura, pioggia e ghiaccio sono attualmente in fase di sviluppo. Le mappe di zonizzazione si basano su mappe digitali di servizi di mappe online come Google Maps e OpenStreetMap. I rispettivi standard sono disponibili per ogni paese. Un numero limitato di richieste è disponibile gratuitamente. Il tuo accesso è attivato a tutte le mappe di zonizzazione dopo aver effettuato l'accesso. È disponibile un'ulteriore applicazione web per il trasferimento automatico di dati da siti web di terzi per qualsiasi località. In questo modo, il servizio può essere incluso anche in altre applicazioni.
Inoltre, è possibile utilizzare le tabelle delle sezioni trasversali online. In precedenza, era necessario aggiornare i documenti o ottenere regolarmente le proprietà della sezione trasversale in forma stampata, ma ora è possibile accedere alle ultime versioni online. Non sono disponibili solo le sezioni trasversali standard, ma anche le forme delle sezioni trasversali che è possibile inserire tramite le dimensioni. Così, il servizio online offre molto di più di un immenso libro da tavolo stampato.
I programmi FEA e i progetti calcolati con essi sono a volte così complessi che in alcuni casi è necessario un contatto intenso con il produttore del software. Anche in questo caso, c'è una tendenza a riunioni di supporto e formazione online più spontanee. Come nella vita privata, il team di supporto e gli utenti possono essere contattati direttamente, almeno per domande semplici iniziali. Ora, questo va ben oltre la solita richiesta di posta elettronica e puoi utilizzare le funzioni di commento nei canali di social media come Facebook e Instagram per contattare l'azienda. Alcuni produttori offrono anche funzioni di chat sui loro siti web che utilizzano l'intelligenza artificiale per cercare automaticamente le possibili risposte alle domande poste. Se prima prenotavi un corso di formazione che includeva un viaggio di più giorni, ora puoi ampliare le tue conoscenze sul canale YouTube con un webinar registrato o un evento per i clienti.
Le pagine web, ad esempio di Dlubal Software, sono state sviluppate in un portale di analisi strutturale completo. Oltre a un forum tradizionale, ci sono numerose domande frequenti (FAQ) che aiutano gli utenti a risolvere i problemi al di fuori dell'orario di ufficio. La competenza su argomenti specifici è fornita da articoli tecnici. Tutto il contenuto è disponibile gratuitamente e inoltre, puoi sfruttare le ampie opzioni di ricerca per trovare l'articolo pertinente.
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