Simulazione del collasso strutturale con RFEM e Bullet Constraints Builder (BCB) in Blender passo per passo

Introduzione

È possibile che situazioni di emergenza creino condizioni di lavoro difficili per i lavoratori di ricerca e soccorso urbano. L'obiettivo importante è quello di ottenere una significativa riduzione del tempo in relazione alla fase di ricerca e salvataggio urbano fornendo risoluzioni di consapevolezza della situazione su vasta area per un migliore rilevamento e localizzazione delle vittime intrappolate, aiutati da strumenti di simulazione per la previsione di cedimenti strutturali, così come un meccanismo olistico di supporto alle decisioni che incorpora le procedure operative e le risorse degli attori pertinenti.

Utilizzando l'approccio Extreme Loading for Structures (ELS), gli ingegneri strutturisti consentono di simulare, analizzare e visualizzare correttamente il collasso progressivo causato da situazioni di carico estreme come carichi sismici, forti venti, carichi esplosivi, carichi dinamici e carichi di impatto. Gli ingegneri possono anche stimare la vulnerabilità di una struttura al collasso progressivo simulando il cedimento di vari componenti e determinando se il crollo risultante sarà parziale o totale. L'armatura del modello, le sezioni in acciaio e i dettagli di precompressione, che sono tipicamente presunti 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 le fessure automatiche, le cerniere plastiche e le considerazioni sui meccanismi di rottura.

I carichi che possono essere applicati sono essenzialmente illimitati e possono essere sequenziati in un approccio multi-pericolo con carichi graduali per simulare ripetuti o una catena di eventi come terremoti, incendi, esplosioni, impatti, tsunami, vento forte e collasso graduale. ELS può fornire una simulazione e un'analisi precise dei piani di demolizione proposti utilizzando esplosivi, una palla da demolizione, forza di spinta o trazione o decostruzione manuale.

Un nuovo metodo di analisi chiamato Metodo degli elementi applicati (AEM) combina elementi del metodo degli elementi discreti con il metodo degli elementi finiti (DEM). In poche parole, AEM è in grado di modellare automaticamente dalla separazione degli elementi al collasso e alla previsione dei detriti. Al contrario, FEM può essere accurato fino alla separazione degli elementi e DEM può essere impiegato mentre gli elementi sono separati. In oltre due decenni di continua ricerca e sviluppo, AEM ha dimostrato di essere l'unica metodologia in grado di seguire il comportamento di collasso strutturale attraverso tutte le fasi del carico, inclusi elastico, inizio e propagazione di fessure nei materiali deboli a trazione, snervamento dell'armatura, separazione degli elementi , collisione dell'elemento (contatto) e collisione con il terreno e le strutture vicine [1].

L'obiettivo dell'utilizzo di RFEM 6 e Blender con l'add-on Bullet Constraints Builder è ottenere una rappresentazione grafica del collasso di un modello basata su dati reali delle proprietà fisiche. RFEM 6 funge da origine della geometria e dei dati per la simulazione. Questo è un altro esempio del perché è importante mantenere i nostri programmi come iBIM Open, al fine di ottenere la collaborazione tra i domini software.

Implementazione

Passaggio 1: modellazione in RFEM

Qui un modello di RFEM 6 disponibile (a Struttura del silo in acciaio 3D) è considerato come il caso di studio per la simulazione del collasso. Nella sezione corrente, abbiamo bisogno di definire la geometria strutturale, le proprietà del materiale e le condizioni al contorno (vincoli strutturali) che sono mostrate nella Figura 1.

Per la fase successiva, il formato IFC deve essere esportato da RFEM e importato in Blender (Figura 2).

Step 2: Modellazione BCB Blender

1) Scarica e installa Software Blender versione 3.5 eSoftware Blender versione 2.79.

2) Scarica e installaBullet Constraints Builder per Blender versione 2.79 (Figura 3).

3) Scarica e installa il file Add-on BlenderBIM per attivare l'importazione del formato .IFC in Blender v. 3.5 (Figura 3). L'opzione per importare il formato del modello IFC è disponibile solo dopo aver attivato l'add-on BIM nelle impostazioni di Blender's (Figura 4).

4) Esporta il modello in formato .OBJ da Blender v. 3.5 e importa in Blender v. 2.79 (Figura 6).

5) Classificazione degli elementi dei modelli in "gruppi" e divisione per tipo - travi, piastre, fondazioni, ecc. Per questi gruppi, è possibile aggiungere proprietà nella tabella e nell'elenco dei gruppi di elementi (Figura 7). Per impostare i parametri per i singoli gruppi, è possibile utilizzare anche i valori preimpostati per i tipi di materiali di base nella tabella, come per le strutture in cemento armato e acciaio (Figura 8).

6) Per impostare i gruppi, è importante che i gruppi nella tabella abbiano lo stesso nome dei gruppi creati nel modello Blender (Figura 9).

7) Ecco le informazioni per le travi impostate nella Figura 10.

8) Le informazioni sulla superficie sono mostrate nella Figura 11.

9) La condizione al contorno presunta (vincolo esterno) e le informazioni sulla fondazione sono mostrate nella Figura 12.

10) Qui, le informazioni sulla parte circolare sono mostrate nella Figura 13.

11) Inoltre, le informazioni sulle impostazioni generali sono illustrate nella Figura 14.

12) Scarica Modello storico temporale del terremoto e introduci BCB Blender 2.79 come mostrato nella Figura 15.

13) Il valore del limite della dimensione minima è definito come 1,50 nella sezione discreta (Figura 16).

14) Per assicurarsi che gli strumenti di pre-elaborazione siano inclusi nella modalità automatica, assicurarsi che la casella "Esegui in modalità automatica" nell'intestazione degli Strumenti di pre-elaborazione sia selezionata. Ciò renderà gli strumenti di pre-elaborazione parte della modalità automatica (Figura 17).

15) Si consiglia di salvare la configurazione dell'elemento prima di passare da questa fase, come mostrato nella Figura 8. Ogni volta che il file Blend viene aperto, sarà ora possibile ricaricare le impostazioni (Figura 18).

16) L'avanzamento della simulazione" può essere monitorato tramite la finestra della console di sistema (Figura 19), che dovrebbe essere tenuta sempre aperta. Il monitor di sistema può anche essere utilizzato per raccogliere dati utili durante la risoluzione dei problemi, quindi premere il tasto "A" sulla tastiera per selezionare il modello completo.

17) Successivamente, è necessario premere Crea (Figura 20), che eseguirà automaticamente gli strumenti di pre-elaborazione prima di eseguire la simulazione.

18) Infine, il modello collassato è mostrato nella Figura 21. Per il rendering finale, è possibile utilizzare di nuovo l'ultima versione di Blender. Sotto questo articolo, troverai una dimostrazione sia del nostro file finale con la compressione in Blender 2.79 che del file con le impostazioni per il rendering dell'animazione finale in Blender 3.5.

Conclusione

Nell'attuale articolo della Knowledge Base, abbiamo descritto l'obiettivo di utilizzare RFEM 6 e Blender con l'add-on Bullet Constraints Builder per ottenere una rappresentazione grafica del collasso di un modello basata su dati reali delle proprietà fisiche. RFEM 6 funge da origine della geometria e dei dati per la simulazione. Questo è un altro esempio del perché è importante mantenere i nostri programmi come iBIM Open, al fine di ottenere la collaborazione tra i domini software.