Introdução
Situações de emergência podem criar condições de trabalho desafiadoras para os trabalhadores de Busca Urbano e Resgate (USaR). O objetivo importante é alcançar uma redução significativa de tempo em relação à fase de USaR, proporcionando resoluções de consciência situacional de ampla área para melhorar a detecção e localização de vítimas presas, auxiliado por ferramentas de simulação para prever falhas estruturais, bem como um mecanismo de suporte à decisão holístico que incorpora os procedimentos operacionais e recursos de atores relevantes.
Ao usar a abordagem de Carregamento Extremo para Estruturas (ELS), engenheiros estruturais podem simular corretamente, analisar e visualizar o colapso progressivo causado por situações de carregamento extremo, como cargas sísmicas, ventos fortes, cargas de explosão, cargas dinâmicas e cargas de impacto. Os engenheiros também podem estimar a vulnerabilidade de uma estrutura ao colapso progressivo simulando a falha de vários componentes e determinando se o colapso resultante será parcial ou total. O reforço do modelo, seções de aço e detalhes de pré-esforço, que geralmente são assumidos ou ignorados, podem ser facilmente adicionados ao modelo ELS, melhorando significativamente o modelo e seus resultados. Efeitos de corrosão ao longo do tempo podem ser implementados usando rachaduras automáticas, dobradiças plásticas e considerações de mecanismos de falha.
As cargas que podem ser aplicadas são essencialmente ilimitadas e podem ser sequenciadas em uma abordagem multi-risco com carregamento por etapas para simular eventos repetidos ou uma cadeia de eventos como terremotos, fogo, explosão, impacto, tsunami, vento forte e colapso gradual. O ELS pode oferecer uma simulação e análise precisas de planos de demolição propostos usando explosivos, bola de demolição, força de empurrar ou puxar, ou desconstrução manual.
Um novo método de análise chamado Método dos Elementos Aplicados (AEM) combina elementos do Método dos Elementos Discretos (DEM) com o Método dos Elementos Finitos. Simplificando, AEM é capaz de modelar desde a separação dos elementos até o colapso e a previsão de destroços automaticamente. Em contraste, o FEM pode ser preciso até a separação dos elementos, e o DEM pode ser empregado enquanto os elementos estão separados. Em mais de duas décadas de pesquisa e desenvolvimento contínuos, o AEM demonstrou ser a única metodologia que pode acompanhar o comportamento do colapso estrutural através de todas as etapas de carregamento, incluindo elástico, iniciação e propagação de trincas em materiais frágeis à tração, escoamento de reforço, separação de elementos, colisão de elementos (contato) e colisão com o solo e estruturas próximas [1].
O objetivo de usar o RFEM 6 e o Blender com o complemento Bullet Constraints Builder é obter uma representação gráfica do colapso de um modelo com base em dados reais de propriedades físicas. O RFEM 6 serve como fonte de geometria e dados para a simulação. Este é outro exemplo de por que é importante manter nossos programas como BIM Open, a fim de alcançar colaboração em domínios de software.
Implementação
Passo 1: Modelagem RFEM
Aqui, um modelo RFEM 6 disponível (um
Estrutura de silo de aço 3D
) é considerado como o estudo de caso para a simulação de colapso. Na seção atual, precisamos definir a geometria estrutural, propriedades de material e condições de contorno (apoios estruturais), que são mostradas na Imagem 1.
Para a próxima etapa, é necessário exportar o formato IFC do RFEM e importá-lo para o Blender (Imagem 2).
Passo 2: Modelagem BCB Blender
- Baixe e instale Software Blender versão 3.5 e Software Blender versão 2.79 .
- Baixe e instale Bullet Constraints Builder para o Blender versão 2.79 (Imagem 3).
- Baixe e instale o Módulo BlenderBIM para ativar a importação de formato .IFC para o Blender v. 3.5 (Imagem 3). A opção para importar o formato de modelo IFC está disponível apenas após ativar o complemento BIM nas configurações do Blender (Imagem 4).
- Exporte o modelo como formato .OBJ do Blender v. 3.5 e importe para o Blender v. 2.79 (Imagem 6).
- Classificação dos elementos dos modelos em "grupos" e divisão por tipo – vigas, placas, fundações, etc. Para esses grupos, você pode adicionar propriedades na tabela e lista de grupos de elementos (Imagem 7). Para definir os parâmetros dos grupos individuais, também podem ser usados valores predefinidos para os tipos básicos de materiais na tabela, como para estruturas de concreto armado e aço (Imagem 8).
- Para configurar os grupos, é importante que os grupos na tabela sejam nomeados da mesma forma que os grupos criados no modelo do Blender (Imagem 9).
- Aqui estão as informações para a configuração das vigas na Imagem 10.
- As informações da superfície são mostradas na Imagem 11.
- A condição de contorno assumida (apoio) e as informações da fundação são mostradas na Imagem 12.
- Aqui, as informações sobre a parte circular são mostradas na Imagem 13.
- Além disso, as informações gerais de configuração são ilustradas na Imagem 14.
- Baixe Padrão do histórico de tempo de sismos e insira no BCB Blender 2.79 conforme mostrado na Imagem 15.
- O valor do Limite de Tamanho Mínimo é definido como 1.50 na seção discreta (Imagem 16).
- Para garantir que as Ferramentas de Pré-processamento sejam incluídas no modo automático, certifique-se de que a caixa rotulada "Executar no Modo Automático" no cabeçalho das Ferramentas de Pré-processamento esteja marcada. Isso fará com que as Ferramentas de Pré-processamento façam parte do modo automático (Imagem 17).
- Recomenda-se salvar a configuração do elemento antes de prosseguir desta etapa, conforme mostrado na Imagem 8. Toda vez que o arquivo Blend for aberto, agora será possível recarregar as configurações (Imagem 18).
- O progresso da simulação pode ser monitorado através da janela do console do sistema (Imagem 19), que deve ser mantida aberta o tempo todo. O monitor do sistema também pode ser usado para coletar dados úteis durante a resolução de problemas, e então pressione a tecla "A" no seu teclado para selecionar o modelo completo.
- Depois disso, você precisa pressionar Build (Imagem 20), o que executará automaticamente as ferramentas de pré-processamento antes de executar a simulação.
- E finalmente, o modelo colapsado é mostrado na Imagem 21. Para a renderização final, você pode usar a versão mais recente do Blender novamente. Abaixo deste artigo, você encontrará uma demonstração de ambos nosso arquivo final com o colapso no Blender 2.79 e o arquivo com as configurações para a renderização da animação final no Blender 3.5.
Conclusão
No artigo da base de conhecimento atual, descrevemos o objetivo de usar o RFEM 6 e o Blender com o complemento Bullet Constraints Builder para obter uma representação gráfica do colapso de um modelo com base em dados reais de propriedades físicas. O RFEM 6 serve como fonte de geometria e dados para a simulação. Este é outro exemplo de por que é importante manter nossos programas como BIM Open, a fim de alcançar colaboração em domínios de software.