Perché i modelli 3D nella progettazione strutturale?

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#002 Perché i modelli 3D nella progettazione strutturale?

Nuova tecnologia e nuovi modelli

Strutture come ponti o complessi di uffici sono in realtà tridimensionali. In passato, non era possibile calcolare modelli e strutture tridimensionali, motivo per cui le strutture dovevano essere semplificate e scomposte in sottosistemi piani. Grazie a potenti PC e software, tuttavia, ora è possibile fare a meno di queste semplificazioni. Il calcolo di modelli 3D è possibile e può essere supportato da tendenze digitali, ad esempio B. BIM o nuove possibilità per modelli visualizzati realisticamente.

Il concetto strutturale è importante nella progettazione strutturale: Come si preparano i calcoli strutturali e come si struttura l'intero progetto strutturale? All'inizio ci sono considerazioni su come funziona la struttura, come corrono le rispettive direzioni di carico, se tutti i carichi possono essere portati nelle fondazioni, come deve essere la distanza tra le rispettive colonne e le travi, ecc. Il modello 3D è adatto per questo , da cui le rispettive forze possono essere lette e comprese molto meglio.

Anche la stabilità gioca un ruolo importante nel calcolo. Nella statica 2D, tuttavia, viene spesso ignorato perché lì vengono utilizzati modelli idealizzati. Questo può essere un problema, specialmente con strutture più complesse. Ma cos'è comunque la stabilità? Ad esempio, quando le persone parlano di stabilità nei media, in realtà significano sostenibilità. Come esempio di cosa significhi effettivamente stabilità, pensa a un righello lungo. Questo può essere piegato lentamente, che può resistere per qualche tempo fino a quando non si rompe definitivamente. Le strutture si deformano, che è normale in una certa misura, fintanto che il punto critico non viene superato. In 3D, puoi vedere molto meglio o del tutto dove sorgono problemi in termini di stabilità e puoi contrastarli. Un fallimento della stabilità globale come conclusione è molto più facile da capire.

Modelli BIM

Il BIM fornisce tali modelli 3D ben idealizzati come base per la progettazione strutturale, che possono essere utilizzati per il calcolo dall'inizio. Idealmente, il modello BIM 3D è fornito direttamente dal modello CAD dell'architetto, il che consente di risparmiare una notevole quantità di tempo. Questo modello è un modo utile per la progettazione preliminare e la valutazione della struttura corretta per l'analisi strutturale.

Perché'non puoi continuare a utilizzare i modelli BIM subito? Ecco un'altra tendenza: L'abbinamento completo della progettazione parametrica con il software di architettura in modo da poter continuare a usarlo direttamente. I processi di scambio dei dati nel BIM non funzionano ancora correttamente, ma stanno migliorando sempre di più.

Quali sono i vantaggi dei modelli 3D?

Molte strutture edilizie non possono essere descritte e calcolate bene in 2D quando la geometria e la struttura diventano più complesse. Esempi sono le strutture a forma libera o le strutture a membrana come lo Stadio Olimpico di Monaco. Con 2D, è prevista una maggiore sicurezza. Un calcolo molto più economico è possibile con un modello 3D.

Un altro fattore importante nel calcolo è il carico del vento. Gli ingegneri strutturisti addebitano gli edifici per i loro calcoli. Ciò include i carichi permanenti come la struttura del solaio o i carichi del traffico. I carichi da neve sono ancora regolati in modo relativamente chiaro, ma con i carichi del vento questo è il caso solo per forme e geometrie semplificate. Nei calcoli del carico del vento, la domanda è come applicare correttamente i rispettivi approcci di carico. Nella statica convenzionale, finora sono stati utilizzati approcci aumentati per rimanere dalla parte della sicurezza. Ora ci sono strumenti software con gallerie del vento digitali per calcoli più economici. Funzionano solo con un modello 3D.

Un altro punto è l'analisi dinamica. Anche i calcoli dei terremoti funzionano quasi esclusivamente con i modelli 3D. Le forme modali, le vibrazioni e le frequenze sono risultati che un ingegnere strutturista deve esaminare per valutare se una struttura può sopportare il carico sismico dato.

La pianificazione e il calcolo vengono rivoluzionati dalla digitalizzazione.

Con i modelli 3D, sei anche flessibile con le modifiche che si verificano ripetutamente nel processo di pianificazione. Per il processo di costruzione, è importante essere chiari su ciò che è strutturalmente fattibile e quali modifiche sono state o devono essere apportate.

Al giorno d'oggi, un modello strutturale 3D completo viene eseguito automaticamente e le forze modificate nel sistema vengono immediatamente trasferite da un componente all'altro. Se si lascia ricalcolare il programma, il modello è aggiornato e tutti possono accedervi. Lo sforzo aggiuntivo che si verifica all'inizio perché è necessario inserire tutti i valori con attenzione viene compensato.

In passato si utilizzava la statica di posizione. I singoli componenti di una struttura sono identificati e quindi calcolati. Gli elementi di supporto come muri, ecc. sono elementi che l'ingegnere strutturista esamina nei suoi calcoli strutturali, li identifica e specifica le dimensioni e le sezioni trasversali corrispondenti con cui la società di esecuzione lavora.

I modelli 3D sono anche vantaggiosi per la statica dettagliata. Si tratta di collegamenti con strutture in acciaio in cui più aste o collegamenti si estendono da un punto o nodo. Il software FEM ha semplificato l'esecuzione di calcoli e nodi così difficili, con risultati molto più economici.

Altri effetti collaterali dei modelli 3D sono risultati più chiari, anche per le persone che non hanno familiarità con l'argomento. Un modello completo in 3D è più facile da capire rispetto a una moltitudine di modelli parziali. Vengono visualizzate anche le deformazioni, le tensioni e le forze. I modelli 3D trasmettono un'impressione professionale alle persone coinvolte: L'ingegnere strutturale acquisisce una buona immagine e i clienti hanno più fiducia in lui.

Le stime dei costi possono essere proseguite anche su modelli 3D e le dimensioni possono essere determinate. Sei molto flessibile nell'ottimizzare il modello in termini di forma, funzione e peso, e può essere fatto rapidamente. Per progetti di costruzione più grandi e geometrie più complicate, i modelli 3D offrono chiari vantaggi.

Tuttavia, la statica 2D e 3D non dovrebbe ostacolare o competere, ma completarsi a vicenda. Ognuno è adatto per calcoli diversi. In definitiva, la scelta spetta all'ingegnere.