Introdução
Situações de emergência podem criar condições de trabalho desafiadoras para os trabalhadores de Busca Urbano e Resgate (USaR). O objetivo é alcançar uma redução significativa de tempo em relação à fase de USaR, proporcionando o conhecimento da situação global 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 utilizar a abordagem de Carregamento extremo para estruturas (ELS), os engenheiros estruturais podem simular de forma correta, 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 os seus resultados. Os efeitos de corrosão ao longo do tempo podem ser implementados utilizando fissuras automáticas, dobradiças plásticas e considerações de mecanismos de falha.
As cargas que podem ser aplicadas são essencialmente ilimitadas e podem ser sequenciadas numa 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 aplicado quando 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 fendas em materiais frágeis à tração, cedência da armadura, separação de elementos, colisão de elementos (contato) e colisão com o solo e estruturas próximas [1].
O objetivo de utilizar o RFEM 6 e o Blender com o módulo Bullet Constraints Builder é obter uma representação gráfica do colapso de um modelo com base em dados reais das propriedades físicas. O RFEM 6 serve como a fonte de geometria e de dados para a simulação. Este é outro exemplo de porque é importante manter os nossos programas como BIM Open, de forma proporcionar a colaboração entre diferentes software.
Implementação
Passo 1: Modelação no RFEM
Aqui, é considerado um modelo RFEM 6 disponível (um
Estrutura de silo de aço 3D
) como o caso de estudo para a simulação de colapso. Na seção atual, precisamos definir a geometria estrutural, propriedades de material e condições de contorno (apoios estruturais), que são apresentadas 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: Modelação no BCB Blender
- Descarregue e instale Software Blender versão 3.5 e Software Blender versão 2.79 .
- Descarregue e instale Bullet Constraints Builder para o Blender versão 2.79 (Imagem 3).
- Descarregue 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 com o 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, o utilizador 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 betão 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 apresentadas na Imagem 11.
- A condição de contorno assumida (apoio) e as informações da fundação são apresentadas na Imagem 12.
- Aqui, as informações sobre a parte circular são apresentas na Imagem 13.
- Além disso, as informações da configuração geral são ilustradas na Imagem 14.
- Descarregue Padrão do histórico de tempo de sismos e insira no BCB Blender 2.79 conforme apresentado na Imagem 15.
- O valor do limite do 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 "Executar no modo automático" no cabeçalho das ferramentas de pré-processamento se encontra selecionada. Isso fará com que as ferramentas de pré-processamento façam parte do modo automático (Imagem 17).
- Recomenda-se que guarde a configuração do elemento antes de prosseguir desta etapa, conforme apresentado na Imagem 8. Todas as vezes que o ficheiro Blend for aberto, agora será possível recarregar as configurações (Imagem 18).
- O progresso da simulação pode ser monitorizado através da janela do console do sistema (Imagem 19), que deve ser mantida aberta o tempo todo. O monitor do sistema também pode ser utilizado para recolher dados úteis durante a resolução de problemas, e então pressione a tecla "A" no seu teclado para selecionar o modelo completo.
- Depois disso, o utilizador precisa pressionar Build (Imagem 20), o que executará automaticamente as ferramentas de pré-processamento antes de executar a simulação.
- Finalmente, o modelo colapsado é apresentado na Imagem 21. Para a visualização final, pode utilizar novamente a versão mais recente do Blende. Abaixo deste artigo, encontrará uma demonstração dos dois ficheiros finais com o colapso no Blender 2.79 e o ficheiro com as configurações para a visualização da animação final no Blender 3.5.
Conclusão
No artigo da base de conhecimento atual, descreve-se o objetivo de utilizar o RFEM 6 e o Blender com o módulo Bullet Constraints Builder para obter uma representação gráfica do colapso de um modelo com base em dados reais das propriedades físicas. O RFEM 6 serve como a fonte de geometria e de dados para a simulação. Este é outro exemplo de porque é importante manter os nossos programas como BIM Open, de forma proporcionar a colaboração entre diferentes software.