W RFEM 6, typy obciążeń Ponding i Śnieg umożliwiają symulację rozkładów obciążeń, które dostosowują się do zmieniającej się geometrii powierzchni podczas analizy. To dopasowanie osiągane jest poprzez iteracyjne aktualizowanie rozkładu obciążenia na podstawie rzeczywistego kształtu powierzchni. Obciążenie może się rozprzestrzeniać na sąsiednie nieobciążone powierzchnie, gromadzić w najniższych miejscach lub potencjalnie zsuwać z powierzchni.
Te typy obciążeń są zaprojektowane, aby zwiększyć dokładność aplikacji obciążeń i symulacji zachowania konstrukcji. Poprzez uwzględnienie rzeczywistej geometrii powierzchni w każdej iteracji, RFEM 6 zapewnia, że rozkłady obciążeń są możliwie jak najbardziej realistyczne według złożonych warunków konstrukcji, takich jak gromadzenie deszczu na dachach lub gromadzenie śniegu na powierzchniach o zmiennych nachyleniach. Ponieważ typ obciążenia Śnieg jako obciążenie powierzchniowe nie jest jeszcze dostępny w wersjach dla klientów, zostanie omówiony w przyszłym artykule Bazy Wiedzy; ten artykuł skoncentruje się wyłącznie na typie obciążenia Ponding.
Typ Obciążenia Ponding
Typ obciążenia Ponding (dostępny jako Obciążenie Powierzchniowe w RFEM 6) symuluje efekt deszczu na powierzchniach, uwzględniając przemieszczenia zgodnie z analizą dużych odkształceń. Ta funkcja jest szczególnie przydatna do modelowania gromadzenia się wody deszczowej na dachach membranowych, innych powierzchniach wielokrotnie zakrzywionych i płaskich dachach. Algorytm ocenia geometrię powierzchni i określa, które części opadów odprowadzone zostaną, a które zgromadzą się w kałużach (zbiornikach wodnych) na powierzchni. Rozmiar tych kałuż jest następnie używany do obliczenia odpowiadającego obciążenia dla konstrukcji.
Efekt pondingu uwzględnia następujące aspekty:
Wykrywanie Obszaru Zbierania
Pierwszym krokiem w zastosowaniu tego typu obciążenia jest wykrycie obszarów zbierania wody na powierzchni. Proces ten rozpoczyna się od identyfikacji lokalnych minimów, które są najniższymi punktami w siatce (przedstawione przez pomarańczowy węzeł na Obrazie 1).
Po zidentyfikowaniu najniższych punktów algorytm definiuje otaczający obszar wypukły, który obejmuje wszystkie elementy skończone, które będą dotknięte obciążeniem, niezależnie od pierwotnego poziomu powierzchni. Następnie określa się warstwę graniczną i identyfikuje punkt drenażowy (czerwony węzeł na Obrazie 1), będący najniższym punktem warstwy granicznej. To jest punkt, w którym woda odpłynie z powierzchni, wyznaczając poziom powierzchni horyzontalnej wykrytej kałuży (pomarańczowa przerywana linia na Obrazie 1). Stąd, tylko elementy poniżej tego poziomu są zalane.
Obszar zbierania jest iteracyjnie aktualizowany, a kałuże mogą się łączyć lub zanikać w miarę, jak obliczana jest deformacja powierzchni. Ten proces zapewnia, że dystrybucja obciążeń pozostaje dokładna, gdy geometria powierzchni zmienia się podczas analizy.
Efekt Pondingu
Efekt pondingu symuluje gromadzenie się cieczy w wykrytych obszarach zbierania. Jedynym wymaganym parametrem dla tego typu obciążenia jest właściwa waga cieczy, która może być zdefiniowana w oknie dialogowym przedstawionym na Obrazie 2. Algorytm następnie wypełnia obszar zbierania aż do punktu drenażowego, zapewniając, że poziom powierzchni pozostaje horyzontalny.
Po wypełnieniu obszaru zbierania, odpowiadające obciążenie hydrostatyczne jest obliczane dla każdego elementu skończonego na podstawie objętości cieczy w obszarze zbierania. Zapewnia to, że rozkład obciążeń odzwierciedla dokładnie ilość zgromadzonej cieczy i jej wpływ na konstrukcję.
Opady
Opcjonalny parametr—opady—może być aktywowany przez zaznaczenie pola wyboru „Ilość opadów” w wspomnianym wyżej oknie dialogowym (również przedstawionym na Obrazie 3). Po aktywowaniu, objętość cieczy, która ma być zaaplikowana na obciążoną powierzchnię, jest dokładnie zdefiniowana na podstawie powierzchni wyraźnie obciążonych przez użytkownika. Algorytm następnie iteracyjnie wykrywa odpowiadający poziom wody w obszarze zbierania. Objętość w wykrytej kałuży, ograniczona przez powierzchnię horyzontalną, odpowiada określonej ilości cieczy zdefiniowanej jako parametr wejściowy. Po obliczeniu objętości na obciążonych powierzchniach, woda rozprzestrzenia się na sąsiednie powierzchnie, zapewniając dynamiczne dopasowanie rozkładu do geometrii powierzchni.
Obliczenia
Aby osiągnąć dokładne wyniki przy użyciu tego typu obciążenia, zaleca się analizę dużych odkształceń. Ten typ analizy pozwala na aktualizację rozkładu obciążeń w każdej iteracji na podstawie rzeczywistej, zdeformowanej geometrii konstrukcji, zapewniając dokładne uchwycenie efektów zmian powierzchni w całym procesie obliczeniowym.
Alternatywnie dostępne są inne tryby obliczeń dla przypadków, gdy oczekiwane są małe deformacje konstrukcji. Jednakże, jeśli stosuje się tylko 1. porządek obliczeń, obciążenie jest aplikowane do oryginalnej, niezdeformowanej geometrii konstrukcji. Może to wprowadzać nieścisłości do obliczeń, ponieważ nie uwzględnia deformacji występujących podczas analizy.
Wniosek
Typ obciążenia Ponding w RFEM 6 dostarcza potężnego narzędzia do symulacji efektów gromadzenia się wody na powierzchniach, takich jak dachy. Poprzez uwzględnianie deformacji powierzchni i iteracyjne dopasowywanie rozkładów obciążeń, zapewnia dokładne modelowanie gromadzenia się wody deszczowej i jej wpływu na integralność konstrukcyjną. Algorytm wykrywania obszaru zbierania, połączony z możliwością definiowania opadów, zwiększa elastyczność i precyzję symulacji. Zatem ta funkcja dostarcza istotnych informacji dla inżynierów budowlanych projektujących budynki i dachy narażone na gromadzenie się wody z opadów, pomagając optymalizować bezpieczeństwo i wydajność w zmiennych warunkach.