Dlaczego warto stosować modele 3D w obliczeniach konstrukcyjnych?

Chcesz usłyszeć całą rozmowę na temat modeli 3D i ich zastosowań? Cały odcinek można znaleźć tutaj:

#002 Dlaczego modele 3D w projektowaniu konstrukcyjnym?

Nowa technologia i nowe modele

Konstrukcje takie jak mosty czy kompleksy biurowe są w rzeczywistości trójwymiarowe. W przeszłości obliczanie modeli i konstrukcji trójwymiarowych nie było możliwe, dlatego konstrukcje musiały zostać uproszczone i podzielone na podukłady płaskie. Dzięki wydajnym komputerom i oprogramowaniu można teraz zrezygnować z tych uproszczeń. Obliczenia modeli 3D są możliwe i mogą być wspierane przez trendy cyfrowe, np. B.BIM lub nowe możliwości dla realistycznie wizualizowanych modeli.

Koncepcja konstrukcyjna jest ważna w projektowaniu konstrukcji: Jak przygotować obliczenia konstrukcyjne i jak skonstruować cały projekt? Na początku należy wziąć pod uwagę sposób działania konstrukcji, przebieg poszczególnych obciążeń, możliwość przeniesienia wszystkich obciążeń na fundamenty, odległość między słupami a dźwigarami przekrojowymi itp. Model 3D jest do tego dobrze przystosowany, dzięki czemu można znacznie lepiej odczytać i zrozumieć odpowiednie siły.

Ważną rolę w obliczeniach odgrywa również stateczność. W statyce 2D jest to jednak często ignorowane, ponieważ używane są tam wyidealizowane modele. Może to stanowić problem, szczególnie w przypadku bardziej złożonych konstrukcji. Ale czym właściwie jest stabilność? Na przykład, gdy ludzie mówią w mediach o stabilności, w rzeczywistości mają na myśli zrównoważony rozwój. Jako przykład tego, co właściwie oznacza stabilność, pomyśl o długiej linijce. Można go zginać powoli, co może wytrzymać przez pewien czas, aż w końcu pęknie. Konstrukcje ulegają deformacji, która jest do pewnego stopnia normalna, o ile nie zostanie przekroczony punkt krytyczny. W 3D można znacznie lepiej lub w ogóle zobaczyć, gdzie pojawiają się problemy ze stabilnością i można im przeciwdziałać. Wniosek dotyczący niepowodzenia w zakresie globalnej stabilności jest o wiele łatwiejszy do zrozumienia.

Modele BIM

BIM zapewnia tak wyidealizowane modele 3D jako podstawę do projektowania konstrukcji, które można wykorzystać do obliczeń od samego początku. W idealnym przypadku model 3D BIM jest dostarczany bezpośrednio z modelu CAD architekta, co pozwala zaoszczędzić znaczną ilość czasu. Model ten jest pomocnym sposobem na wstępne projektowanie i ocenę poprawności konstrukcji do analizy statyczno-wytrzymałościowej.

Dlaczego'nie mogą Państwo od razu korzystać z modeli BIM? Oto kolejny trend: Pełne połączenie parametrycznego planowania projektów z oprogramowaniem architektonicznym, dzięki czemu można z niego korzystać bezpośrednio. Procesy wymiany danych w BIM nie działają jeszcze prawidłowo, ale są coraz lepsze.

Jakie są zalety modeli 3D?

Wielu konstrukcji budowlanych nie można dobrze opisać i obliczyć w 2D, gdy geometria i konstrukcja stają się bardziej złożone. Przykładami są konstrukcje o dowolnym kształcie lub konstrukcje membranowe, takie jak Stadion Olimpijski w Monachium. W przypadku 2D oczekuje się zwiększonego bezpieczeństwa. Model 3D umożliwia znacznie bardziej ekonomiczne obliczenia.

Kolejnym ważnym czynnikiem w obliczeniach jest obciążenie wiatrem. Konstruktorzy obciążają budynki opłatami za obliczenia. Obejmuje to obciążenia stałe, takie jak konstrukcja stropu lub obciążenia ruchem. Obciążenia śniegiem są nadal stosunkowo wyraźnie regulowane, ale w przypadku obciążenia wiatrem ma to miejsce tylko w przypadku uproszczonych kształtów i geometrii. W obliczeniach obciążenia wiatrem pojawia się pytanie, w jaki sposób poprawnie zastosować odpowiednie podejścia do obciążenia. W konwencjonalnej statyce, aby pozostać po bezpiecznej stronie, dotychczas stosowano zwiększone podejścia. Dostępne są teraz narzędzia programowe z cyfrowymi tunelami aerodynamicznymi, które umożliwiają bardziej ekonomiczne obliczenia. Działają one tylko z modelem 3D.

Kolejnym punktem jest analiza dynamiczna. Obliczenia trzęsień ziemi działają również prawie wyłącznie na modelach 3D. Kształty drgań, drgania i częstotliwości to wyniki, na które musi zwrócić uwagę inżynier, aby ocenić, czy konstrukcja jest w stanie wytrzymać dane obciążenie sejsmiczne.

Cyfryzacja zrewolucjonizowała planowanie i obliczenia.

Modele 3D zapewniają elastyczność również w przypadku zmian, które pojawiają się wielokrotnie w procesie planowania. W procesie budowy ważne jest, aby wiedzieć, co jest konstrukcyjnie wykonalne i jakie zmiany zostały lub muszą zostać wprowadzone.

Obecnie kompletny model konstrukcyjny 3D jest tworzony automatycznie, a zmienione siły w układzie są natychmiast przenoszone z elementu na element. Jeśli pozwolisz programowi na przeliczenie, model jest aktualny i każdy będzie miał do niego dostęp. Dodatkowy wysiłek, który pojawia się na początku, ponieważ konieczne jest ostrożne wprowadzanie wszystkich wartości, jest kompensowany.

W przeszłości stosowano statykę położenia. Poszczególne komponenty konstrukcji są identyfikowane, a następnie obliczane. Elementy nośne, takie jak ściany itp., to elementy, które inżynier budowlany uwzględnia w swoich obliczeniach konstrukcyjnych, identyfikuje je i określa odpowiednie wymiary oraz przekroje, z którymi następnie pracuje firma wykonawcza.

Modele 3D są również korzystne dla szczegółowej statyki. Obejmuje to połączenia konstrukcji stalowej, w których kilka prętów lub połączeń rozciąga się od punktu lub węzła. Oprogramowanie MES ułatwiło przeprowadzanie tak trudnych obliczeń i węzłów, przynosząc znacznie bardziej ekonomiczne wyniki.

Inne skutki uboczne modeli 3D są wyraźniejsze, nawet dla osób, które nie są zaznajomione z tematem. Pełny model w 3D jest łatwiejszy do zrozumienia niż wiele modeli częściowych. Odkształcenia, naprężenia i siły są również wizualizowane. Modele 3D robią wrażenie na zaangażowanych osobach: Inżynier budowlany zyskuje dobry wizerunek, a klienci mają do niego większe zaufanie.

Kosztorysowanie może być kontynuowane na modelach 3D i można określić wymiary. Optymalizacja modelu pod względem kształtu, funkcji i wagi jest bardzo elastyczna i można to zrobić szybko. W przypadku większych projektów budowlanych i bardziej skomplikowanych geometrii modele 3D mają wyraźne zalety.

Statyka 2D i 3D nie powinna jednak przeszkadzać ani konkurować, lecz uzupełniać się. Każdy z nich dobrze nadaje się do innych obliczeń. Ostatecznie wybór należy do inżyniera.