Introduzione
Le situazioni di emergenza possono creare condizioni di lavoro impegnative per i lavoratori dell'Urban Search and Rescue (USaR). L'obiettivo importante è ottenere una riduzione significativa dei tempi rispetto alla fase USaR fornendo risoluzioni di consapevolezza situazionale su larga scala per migliorare il rilevamento e la localizzazione delle vittime intrappolate, aiutati da strumenti di simulazione per prevedere i cedimenti strutturali, nonché un meccanismo di supporto decisionale olistico che incorpora le procedure operative e le risorse degli attori rilevanti.
Utilizzando l'approccio Extreme Loading for Structures (ELS), gli ingegneri strutturali sono in grado di simulare, analizzare e visualizzare correttamente il collasso progressivo causato da situazioni di carico estremo come carichi sismici, venti forti, carichi da esplosione, carichi dinamici e carichi da impatto. Gli ingegneri possono anche stimare la vulnerabilità di una struttura al collasso progressivo simulando il cedimento di vari componenti e determinando se il collasso risultante sarà parziale o totale. Il rinforzo del modello, le sezioni in acciaio e i dettagli di precompressione, solitamente ipotizzati o ignorati, possono essere facilmente aggiunti al modello ELS, migliorando significativamente il modello e i suoi risultati. Gli effetti della corrosione nel tempo possono essere implementati utilizzando considerazioni di fessurazione automatica, cerniere plastiche e meccanismi di cedimento.
I carichi che possono essere applicati sono essenzialmente illimitati e possono essere sequenziati in un approccio multi-pericolo con caricamento a fasi per simulare eventi ripetuti o una catena di eventi come terremoti, incendi, esplosioni, impatti, tsunami, venti forti e collassi graduali. ELS può fornire una simulazione e un'analisi precisa dei piani di demolizione proposti utilizzando esplosivi, una palla da demolizione, potenza di spinta o trazione, o decostruzione manuale.
Un nuovo metodo di analisi chiamato Applied Element Method (AEM) combina elementi del Discrete Element Method (DEM) con il Metodo degli Elementi Finiti. In parole povere, AEM è in grado di modellare automaticamente dalla separazione degli elementi al collasso e alla previsione dei detriti. Al contrario, FEM può essere preciso fino alla separazione degli elementi, e DEM può essere impiegato mentre gli elementi sono separati. Oltre due decenni di ricerca e sviluppo continui hanno dimostrato che AEM è l'unica metodologia in grado di seguire il comportamento del collasso strutturale attraverso tutte le fasi di carico, inclusi elasticità, inizio e propagazione delle crepe nei materiali deboli in trazione, snervamento del rinforzo, separazione degli elementi, collisione degli elementi (contatto) e collisione con il suolo e le strutture vicine [1].
L'obiettivo dell'utilizzo di RFEM 6 e Blender con il componente aggiuntivo Bullet Constraints Builder è ottenere una rappresentazione grafica del collasso di un modello basato su dati reali delle proprietà fisiche. RFEM 6 serve come fonte di geometria e dati per la simulazione. Questo è un altro esempio del perché è importante mantenere i nostri programmi come BIM Open, al fine di ottenere la collaborazione tra domini software.
Implementazione
Passo 1: Modellazione RFEM
Qui, un modello RFEM 6 disponibile (un
Struttura del silo in acciaio 3D
) è considerato come caso di studio per la simulazione del collasso. Nella sezione corrente, è necessario definire la geometria strutturale, le proprietà dei materiali e le condizioni al contorno (supporti strutturali), che sono mostrati nell'Immagine 1.
Per la fase successiva, il formato IFC deve essere esportato da RFEM e importato in Blender (Immagine 2).
Passo 2: Modellazione BCB Blender
- Scarica e installa Software Blender versione 3.5 e Software Blender versione 2.79 .
- Scarica e installa Generatore di vincoli per punti elenco per Blender versione 2.79 (Immagine 3).
- Scarica e installa il Add-on BlenderBIM per attivare l'importazione del formato .IFC in Blender v. 3.5 (Immagine 3). L'opzione per importare il formato modello IFC è disponibile solo dopo l'attivazione del componente aggiuntivo BIM nelle impostazioni di Blender (Immagine 4).
- Esporta il modello in formato .OBJ da Blender v. 3.5 e importalo in Blender v. 2.79 (Immagine 6).
- Classificazione degli elementi dei modelli in "gruppi" e suddivisione per tipo – travi, piastre, fondazioni, ecc. Per questi gruppi, puoi aggiungere proprietà nella tabella e nell'elenco di gruppi di elementi (Immagine 7). Per impostare i parametri dei gruppi individuali, possono anche essere utilizzati valori preimpostati per i tipi di materiali di base nella tabella, come per le strutture in cemento armato e acciaio (Immagine 8).
- Per configurare i gruppi, è importante che i gruppi nella tabella siano nominati allo stesso modo dei gruppi creati nel modello Blender (Immagine 9).
- Qui sono visibili le informazioni per le travi impostate nell'Immagine 10.
- Le informazioni sulle superfici sono mostrate nell'Immagine 11.
- Le condizioni al contorno presunte (supporto) e le informazioni sulla fondazione sono mostrate nell'Immagine 12.
- Qui, le informazioni sulla parte circolare sono mostrate nell'Immagine 13.
- Inoltre, le informazioni sulle impostazioni generali sono illustrate nell'Immagine 14.
- Scarica Modello storico temporale del terremoto e introduci in BCB Blender 2.79 come mostrato nell'Immagine 15.
- Il valore del Limite di Dimensione Minima è definito come 1.50 nella sezione discreta (Immagine 16).
- Per assicurarti che gli Strumenti di Pre-elaborazione siano inclusi in modalità automatica, assicurati che la casella etichettata "Esegui in modalità automatica" nell'intestazione degli Strumenti di Pre-elaborazione sia selezionata. Questo renderà gli Strumenti di Pre-elaborazione parte della modalità automatica (Immagine 17).
- Si raccomanda di salvare la configurazione degli elementi prima di passare da questa fase, come mostrato nell'Immagine 8. Ogni volta che il file Blend viene aperto, sarà ora possibile ricaricare le impostazioni (Immagine 18).
- Il progresso della simulazione può essere monitorato tramite la finestra della console di sistema (Immagine 19), che dovrebbe essere tenuta aperta in ogni momento. Il monitor di sistema può essere utilizzato anche per raccogliere dati utili durante la risoluzione dei problemi, quindi premi il tasto "A" sulla tastiera per selezionare il modello completo.
- Successivamente, è necessario premere Build (Immagine 20), che eseguirà automaticamente gli strumenti di pre-elaborazione prima di avviare la simulazione.
- Infine, il modello collassato è mostrato nell'Immagine 21. Per il rendering finale, puoi utilizzare nuovamente l'ultima versione di Blender. Sotto questo articolo, troverai una dimostrazione sia del nostro file finale con il collasso in Blender 2.79, sia del file con le impostazioni per il rendering dell'animazione finale in Blender 3.5.
Conclusione
Nel presente articolo della base di conoscenza, abbiamo descritto l'obiettivo di utilizzare RFEM 6 e Blender con il componente aggiuntivo Bullet Constraints Builder per ottenere una rappresentazione grafica del collasso di un modello basato su dati reali delle proprietà fisiche. RFEM 6 serve come fonte di geometria e dati per la simulazione. Questo è un altro esempio del perché è importante mantenere i nostri programmi come BIM Open, al fine di ottenere la collaborazione tra domini software.