Zgodność z przepisami budowlanymi, takimi jak Eurokod, jest niezbędna dla zapewnienia bezpieczeństwa, integralności konstrukcji i trwałości budynków i konstrukcji. Obliczeniowa mechanika płynów (CFD) odgrywa istotną rolę w tym procesie, symulując zachowanie płynów, optymalizując projekty i pomagając architektom i inżynierom w spełnieniu wymagań Eurokodu związanych z analizą obciążenia wiatrem, wentylacją naturalną, bezpieczeństwem pożarowym i efektywnością energetyczną. Integrując CFD z procesem projektowania, profesjonaliści mogą tworzyć bezpieczniejsze, wydajniejsze i zgodne z przepisami budynki, które spełniają najwyższe standardy konstrukcyjne i projektowe w Europie.
Niniejszy artykuł jest związany z trwającym projektem, w ramach którego opracowywany i wdrażany jest cyfrowy bliźniak konstrukcyjny mostu Kalix w Szwecji.
Zwolnienia węzłowe są to specjalne obiekty w programie RFEM 6, które umożliwiają konstrukcyjne odłączenie obiektów dołączonych do węzła. Zwolnienie jest sterowane przez warunki typu zwolnienia, które również mogą mieć właściwości nieliniowe. W tym artykule przedstawiono definicję zwolnień węzłowych na praktycznym przykładzie.
Zwolnienia liniowe to specjalne obiekty w programie RFEM 6, które umożliwiają rozdzielenie konstrukcyjne obiektów połączonych z linią. Stosowane są głównie do oddzielenia dwóch powierzchni, które nie są połączone sztywno lub przenoszą tylko siły ściskające na wspólnej linii granicznej. Poprzez definicję zwolnienia liniowego, w tym samym miejscu generowana jest nowa linia, przenosząca tylko zablokowane stopnie swobody. W niniejszym artykule przedstawiono definicję zwolnień liniowych na przykładzie praktycznym.
Rozszerzenie Analiza etapów budowy (CSA) umożliwia wymiarowanie konstrukcji prętowych, powierzchniowych i bryłowych w programie RFEM 6 z uwzględnieniem określonych etapów budowy związanych z procesem konstrukcyjnym. Jest to o tyle istotne, że budynki nie powstają w całości od razu, lecz poprzez stopniowe łączenie poszczególnych części konstrukcyjnych. Poszczególne kroki, w których elementy konstrukcyjne oraz obciążenia są dodawane do budynku, nazywane są etapami budowy, podczas gdy sam proces budowy nazywa się procesem konstrukcyjnym.
Dzięki temu końcowy stan konstrukcji jest dostępny po zakończeniu procesu konstrukcyjnego, czyli wszystkich etapów budowy. W przypadku niektórych konstrukcji wpływ procesu konstrukcyjnego (tzn. wszystkich poszczególnych etapów budowy) może być znaczny i należy to uwzględnić, aby uniknąć błędów w obliczeniach. Ogólne omówienie rozszerzenia CSA znajduje się w artykule z Bazy informacji zatytułowanym „Uwzględnienie etapów budowy w programie RFEM 6” .
Norma dotycząca konstrukcji stalowych AISC 360-16 wymaga uwzględnienia stateczności konstrukcji jako całości oraz każdego z jej elementów. Dostępne są różne metody, w tym metoda bezpośredniego uwzględnienia w analizie, metoda długości efektywnej i metoda analizy bezpośredniej. W tym artykule podkreślono ważne wymagania rozdz. C [1] oraz metodę analizy bezpośredniej, która zostanie uwzględniona w modelu stali konstrukcyjnej wraz z zastosowaniem w programie RFEM 6.
Imperfekcje w inżynierii konstrukcyjnej to odchylenia elementów konstrukcyjnych od ich idealnego kształtu, powstałe podczas produkcji. Są one często wykorzystywane w obliczeniach w celu określenia równowagi sił w elementach konstrukcyjnych w układzie odkształconym.
Obliczenia konstrukcji złożonych za pomocą oprogramowania do analizy elementów skończonych są zazwyczaj przeprowadzane na całym modelu. Jednak wznoszenie tego typu konstrukcji jest procesem wieloetapowym, w którym ostateczny stan konstrukcji uzyskuje się poprzez połączenie poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Aby uniknąć błędów w obliczeniach ogólnych modeli, należy wziąć pod uwagę wpływ procesu konstrukcyjnego. W programie RFEM 6 jest to możliwe za pomocą rozszerzenia Analiza etapów budowy (CSA).
Analiza sejsmiczna w programie RFEM 6 jest możliwa przy użyciu rozszerzeń analizy modalnej i analizy spektrum odpowiedzi. Ogólna koncepcja analizy sejsmicznej w programie RFEM 6 opiera się na utworzeniu przypadku obciążenia do analizy modalnej lub analizy spektrum odpowiedzi. Grupy norm dla tych analiz są ustawiane w zakładce Normy II w oknie Dane podstawowe modelu.
Moduły dodatkowe RF-/JOINTS są wyposażone w okno graficzne, w którym wyświetlane są wszystkie elementy konstrukcyjne połączenia. Za pomocą funkcji myszy znanych z programów RFEM i RSTAB można powiększać, przesuwać lub obracać widok.
Opcja 'Filtr' w bibliotece przekrojów umożliwia wyświetlanie tylko przekrojów określonych norm, kształtów lub typów. W tym samym oknie można również wybrać materiał.
W programach RFEM 5 i RSTAB 8 można dodawać do modelu obiekty wizualne, aby wywrzeć na kliencie wrażenie podczas prezentacji modelu konstrukcyjnego. Obiekty te pozwalają zarówno laikom, jak i inżynierom lepiej zobaczyć i zrozumieć wymiary modelu.
Przerwanie obliczeń spowodowane niestatecznością układu może mieć różne przyczyny. Z jednej strony może to wskazywać na "rzeczywistą" niestateczność z powodu przeciążenia układu konstrukcyjnego, z drugiej strony ten komunikat o błędzie może wynikać również z niedokładności modelowania.
Deformacje sprężyste elementu konstrukcyjnego pod wpływem obciążenia są oparte na prawie Hooke'a, opisującym liniową zależność naprężenie-odkształcenie. Są one odwracalne: po odciążeniu element powraca do swojego pierwotnego kształtu. Jednakże deformacje plastyczne są nieodwracalne i zazwyczaj znacznie większe niż odkształcenia sprężyste. W przypadku naprężeń plastycznych materiałów ciągliwych, takich jak stal, efekty plastyczności występują w miejscach, w których wzrostowi odkształceń towarzyszy zjawisko lokalnego wzmocnienia. Prowadzi to do powstania trwałych deformacji, a w ekstremalnych przypadkach do zniszczenia elementu konstrukcyjnego.
W programach RFEM i RSTAB, dzięki wielu interfejsom modelowanie konstrukcji można znacznie uprościć. Od warstw tła (pliki dxf) po import obiektów IFC, które można przekonwertować na pręty lub powierzchnie, aż do importu całego układu konstrukcyjnego z Revit lub Tekla. Niezależnie od wydajności wybranego interfejsu, jego dalsze wykorzystanie zależy również od dokładności zaimportowanych danych.
Podczas wprowadzania i przenoszenia obciążeń poziomych, takich jak wiatr lub obciążenia sejsmiczne, w modelach 3D pojawiają się coraz większe trudności. Aby uniknąć takich problemów, niektóre normy (np. ASCE 7, NBC) wymagają uproszczenia modelu za pomocą przepon, które rozkładają obciążenia poziome na elementy konstrukcyjne przenoszące obciążenia, ale nie mogą samodzielnie przenosić zginania (tzw. „Przepona”).
Modelowanie informacji o budynku pojawia się na pierwszych stronach gazet w projektowaniu budynków. Podczas gdy niektórzy inżynierowie używają tylko metod BIM do planowania, inni zajmują się tym tematem po raz pierwszy lub rzadko mają na to czas w swojej codziennej pracy. Jednak jeden temat wydaje się najważniejszy w inżynierii konstrukcyjnej: Jakie korzyści mogą odnieść inżynierowie budowlani z BIM?
Niniejszy artykuł omawia sztywność standardowych połączeń zgodnie z normami DSTV (German Steel Construction Association)/DASt (German Committee for Structural Steelwork), często stosowanych w konstrukcjach stalowych, oraz jej wpływ na wyniki analizy konstrukcyjnej i obliczeń, przeprowadzanych zgodnie z DIN EN 1993-1-1.
Zbrojenie konstrukcyjne zgodnie z EN 1992-1-1 9.2.1 zapobiegające kruchemu zniszczeniu elementu. Konstrukcja nie powinna ulec uszkodzeniu bez wcześniejszego komunikatu. Niezależnie od wartości obciążenia, należy zastosować minimalne zbrojenie.
Jednym z popularnych zastosowań konstrukcji stalowych są maszty kratowe. Przykładem tego rodzaju konstrukcji są maszty dla anten i linii napowietrznych, maszty elektrowni wiatrowych, kolejek liniowych oraz ramy nośne. Modelowanie można przeprowadzić w programie RFEM i RSTAB, wprowadzając poszczególne elementy konstrukcji. Ponadto, można skorzystać z różnych funkcji kopiowania i wprowadzania danych sparametryzowanych. Jednak ta procedura zazwyczaj wymaga czasu, wygodniej jest modelować takie konstrukcje korzystając z katalogu elementów prefabrykowanych, dostępnych w Menedżerze bloków. Elementy te są przechowywane automatycznie w bazie danych podczas instalacji programu. Tym samym, do generowania różnorodnych masztów kratowych można wykorzystać segmenty, platformy, uchwyty anten, szachty na kable itd. jako parametryzowane bloki konstrukcyjne.
Straty ciepła spowodowane przez elementy zewnętrzne bez rozłączenia termicznego elementów wewnętrznych są ogromne. Z tego powodu zewnętrzne elementy konstrukcyjne są oddzielone termicznie od przegród zewnętrznych budynku za pomocą specjalnego elementu. Do połączenia płyty balkonowej ze stropem żelbetowym można wykorzystać np. połączenie Schöck Isokorb® lub HALFEN HIT. Przy wymiarowaniu takich elementów wbudowanych należy uwzględnić odpowiednią aprobatę techniczną. Poniższy artykuł pokazuje przykład uwzględnienia Schöck Isokorb® w obliczeniach MES.
W przypadku równoległego przesunięcia płaszczyzny konstrukcyjnej prętów i powierzchni, a także w przypadku przesunięcia osiowego na przykład prętów, przydatna może być funkcja mimośrodów.
W module dodatkowym RF-LAMINATE można wymiarować elementy konstrukcyjne wykonane z drewna klejonego krzyżowo. Since the design is a pure elastic stress analysis, it is necessary to additionally consider the stability issues (flexural buckling and lateral-torsional buckling).
Symetryczne obrotowo konstrukcje lub elementy konstrukcyjne są często wprowadzane w kartezjańskim układzie współrzędnych. Soll beispielsweise anschließend eine Änderung des Radius vorgenommen werden, ist dies mit einigem Aufwand verbunden, da die Koordinaten gegebenenfalls zunächst umgerechnet und knotenweise geändert werden müssen.
W programach RFEM i RSTAB można dodawać linie wymiarowe do modelu konstrukcyjnego zdefiniowane przez użytkownika. Beim Anlegen dieser Maßlinien werden nacheinander Objekte (zum Beispiel Endknoten einer Linie, Stäbe etc.) angeklickt, welche die Referenzpunkte der Bemaßung darstellen. Will man eine Maßlinie frei von der zuvor definierten Struktur in das Modell einfügen, ist zunächst ein zusätzlicher freier "Hilfsknoten" anzulegen, welcher als Referenzobjekt für die neue Bemaßung dient.
Jeżeli elementy konstrukcyjne mają zostać obliczone w module dodatkowym dla programu RFEM lub RSTAB, w modułach dodatkowych dostępnych jest kilka załączników krajowych. Werden die Bauwerke vorwiegend nach einem bestimmten nationalen Anhang berechnet, bieten die Zusatzmodule die Möglichkeit, einen Standardwert zu setzen. Damit wird es dem Anwender erspart, bei jedem neuen Modell den NA erneut auswählen zu müssen.
Obecny stan rozwoju oprogramowania do analizy elementów skończonych i technologii komputerowych umożliwia obliczanie bardziej złożonych konstrukcji. Coraz częściej obliczenia MES przeprowadzane są na całym modelu. W tym kontekście mogą pojawić się pewne praktyczne problemy konstrukcyjne. Jednym z takich problemów jest uwzględnienie procesu konstrukcyjnego w modelu.
Aby za pomocą programu RFEM oszacować zachowanie konstrukcyjne muru w sposób zbliżony do rzeczywistości, należy najpierw wybrać materiał i model materiałowy. Da Mauerwerk auf Zug mit Rissbildung reagiert, muss hier ein nichtlineares Materialmodell verwendet werden, welches bei Vorhandensein des Zusatzmoduls RF-MAT NL selektiert werden kann.
W przypadku modelowania prętów mimośrodowych z wykorzystaniem zwolnień, program RFEM umożliwia przypisanie zwolnienia do początku lub końca mimośrodu pręta. Istnieje zatem możliwość definiowania oraz wyświetlania układu konstrukcyjnego w bardziej precyzyjny sposób.