Instruções passo a passo para a simulação de um colapso estrutural com o RFEM e o Bullet Constraints Builder (BCB) no Blender

Introdução

É possível que situações de emergência criem condições de trabalho desafiadoras para os trabalhadores de busca e salvamento urbano (USaR). O importante objetivo é conseguir uma redução significativa do tempo em relação à fase de busca e salvamento urbano (USaR), através da disponibilização de soluções de sensibilização da situação para zonas alargadas para uma melhor deteção e localização de vítimas encurraladas, auxiliada por ferramentas de simulação para a previsão de roturas estruturais, assim como um mecanismo holístico de apoio à decisão que incorpore os procedimentos operacionais e os recursos dos intervenientes relevantes.

Ao utilizar a abordagem Carregamento extremo para estruturas (ELS), os engenheiros estruturais permitem simular, analisar e visualizar corretamente o colapso progressivo causado por situações de carregamento extremo, tais 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 rotura de vários componentes e determinando se o colapso resultante será parcial ou total. Os detalhes de armadura, secções de aço e pré-esforço do modelo, que geralmente são assumidos ou ignorados, podem ser facilmente adicionados ao modelo ELS, melhorando significativamente o modelo e os seus resultados. Os efeitos da corrosão ao longo do tempo podem ser implementados utilizando considerações de fendilhação automática, articulações plásticas e mecanismo de rotura.

As cargas que podem ser aplicadas são essencialmente ilimitadas e podem ser sequenciadas numa abordagem multi-risco com carregamento por fases para simular eventos repetidos ou uma cadeia, tais como sismos, incêndio, explosão, impacto, tsunami, vento forte e colapso gradual. O ELS pode simular e analisar com precisão os planos de demolição propostos utilizando explosivos, uma bola de demolição, força de tração ou força de tração ou desconstrução manual.

Um novo método de análise designado por Método dos elementos aplicados (MEA) combina elementos do Método dos elementos discretos com o Método dos elementos finitos (MDE). Simplificando, o AEM é capaz de modelar desde a separação de elementos até o colapso e a previsão de detritos automaticamente. Por outro lado, o MEF pode ser preciso até a separação dos elementos e o MDE pode ser utilizado enquanto os elementos estão separados. Ao longo de mais de duas décadas de pesquisa e desenvolvimento contínuos, a AEM tem demonstrado ser a única metodologia capaz de seguir o comportamento do colapso estrutural em todas as fases de carregamento, incluindo elástico, iniciação e propagação de fendas em materiais fracos à tração, plastificação da armadura, separação de elementos , colisão de elemento (contacto), colisão com o solo e estruturas próximas [1].

O objetivo ao utilizar o RFEM 6 e o Blender com o módulo Bullet Constraints Builder consiste em obter uma representação gráfica do colapso de um modelo com base em dados reais de propriedades físicas. O RFEM 6 serve como fonte da geometria e dos dados para a simulação. Este é mais um exemplo da importância de manter os nossos programas como BIM Open, a fim de obter a colaboração entre os domínios de software.

Implementação

Etapa 1: modelação do RFEM

Aqui, um modelo do RFEM 6 disponível (um 3D Estrutura de silo em aço ) é considerado como estudo de caso para a simulação de colapso. Na secção atual, precisamos de definir a geometria estrutural, as propriedades do material e as condições de fronteira (apoios estruturais) que são apresentadas na Figura 1.

Imagem 1: Modelo RFEM de silo

Para a fase seguinte, é necessário exportar o formato IFC do RFEM e importar para o Blender (Figura 2).

Figura 2: Exportar formato IFC do RFEM

Etapa 2: Modelação do Blender BCB

1) Faça o download e instale Software Blender versão 3.5 e Software Blender versão 2.79 .

2) Faça o download e instale Bullet Constraints Builder para o Blender versão 2.79 (Figura 3).

Figura 3: Construtor de restrições de marcadores para o Blender

3) Faça o download e instale o Módulo BlenderBIM ativar a importação do formato .IFC para o Blender v. 3.5 (Figura 3). A opção de importar o formato do modelo IFC só fica disponível após ativar o módulo BIM nas configurações do Blender' (Figura 4).

Figura 4: Ativando o módulo BIM no Blender

Figura 5: Importar formato .IFC para o Blender

4) Exporte o modelo no formato .OBJ do Blender v. 3.5 e importa para o Blender v. 2,79 (Figura 6).

Figura 6: Exportar o modelo como formato .OBJ no Blender v. 3,5

5) Classificação dos elementos dos modelos em "grupos" e divisão por tipo – vigas, lajes, fundações etc. Para estes grupos, pode adicionar propriedades na tabela e lista de grupos de elementos (Figura 7). Para definir os parâmetros para grupos individuais, também podem ser utilizados valores predefinidos para os tipos básicos de materiais da tabela, tais como para estruturas de betão armado e aço (Figura 8).

Figura 7: Classificação de elementos de modelos no BCB Blender

Figura 8: Predefinições de material na lista de grupos de elementos (BCB)

6) Para configurar os grupos, é importante que os grupos na tabela tenham o mesmo nome que os grupos criados no modelo do Blender (Figura 9).

Figura 9: Configurar os grupos no BCB Blender

7) Aqui está a informação para as vigas configuradas na Figura 10.

Figura 10: Definir a informação de vigas

8) A informação da superfície é apresentada na Figura 11.

Figura 11: Definir a informação de superfícies

9) A condição de fronteira assumida (apoio) e a informação da fundação são apresentadas na Figura 12.

Figura 12: Definir informação de apoios e fundações

10) Aqui, a informação sobre a parte circular é apresentada na Figura 13.

Figura 13: Configurar informação de peça circular

11) Além disso, a informação das configurações gerais é ilustrada na Figura 14.

Figura 14: Informação de configuração geral

12) Download Padrão do histórico de tempo de sismos e introduza no BCB o Blender 2.79 como apresentado na Figura 15.

Figura 15: Definição de carga sísmica

13) O valor do Limite de tamanho mínimo é definido como 1,50 na secção discreta (Figura 16).

Figura 16: Valor limite de tamanho mínimo

14) Para assegurar que as Ferramentas de pré-processamento estão incluídas no modo automático, certifique-se de que a caixa "Executar no modo automático" no cabeçalho das Ferramentas de pré-processamento está selecionada. Isto fará com que as Ferramentas de pré-processamento façam parte do modo automático (Figura 17).

Figura 17: Executar no modo automático

15) É recomendável guardar a configuração da unidade antes de avançar desta fase, como apresentado na Figura 8. Sempre que o ficheiro Blend é aberto, já será possível recarregar a configuração (Figura 18).

Figura 18: Guardar dados de configuração

16) O progresso da simulação pode ser monitorizado através da janela da consola do sistema (Figura 19), que deve ser mantida sempre aberta. O monitor do sistema também pode ser utilizado para recolher dados úteis durante a resolução de problemas e, em seguida, prima a tecla "A" no teclado para escolher o modelo completo .

Figura 19: Abrir a janela da consola do sistema

17) Em seguida, tem de carregar em Construir (Figura 20), o que irá executar automaticamente as ferramentas de pré-processamento antes de iniciar a simulação.

Figura 20: Cria e simula com o FM

18) E, finalmente, o modelo colapsado é apresentado na Figura 21. Para a renderização final, pode utilizar novamente a versão mais recente do Blender. Abaixo deste artigo, encontrará uma demonstração do nosso ficheiro final com o recolhimento no Blender 2.79 e do ficheiro com as configurações para a renderização final da animação no Blender 3.5.

Figura 21: Fases do colapso causado por um sismo | Renderização no Blender 3.5.

Conclusão

No atual artigo da base de dados de conhecimento, descrevemos 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 baseado em dados reais de propriedades físicas. O RFEM 6 serve como fonte da geometria e dos dados para a simulação. Este é mais um exemplo da importância de manter os nossos programas como BIM Open, a fim de obter a colaboração entre os domínios de software.