Поиск формы и расчет мембранных и вантовых конструкций в программе RFEM

Соблюдение строительных норм и правил, таких как Еврокод, необходимо для обеспечения безопасности, конструктивной целостности и устойчивости зданий и сооружений. Вычислительная гидродинамика (CFD) играет жизненно важную роль в этом процессе, моделируя поведение жидкостей, оптимизируя конструкции и помогая архитекторам и инженерам соответствовать требованиям Еврокода, связанным с расчетом ветровых нагрузок, естественной вентиляцией, пожарной безопасностью и энергоэффективностью. Интегрируя CFD в процесс проектирования, профессионалы могут создавать более безопасные, эффективные и соответствующие требованиям здания, отвечающие самым высоким стандартам строительства и проектирования в Европе.

В вычислительной гидродинамике (CFD) можно смоделировать сложные поверхности, которые не являются полностью твердыми, с использованием пористой или проницаемой среды. Практическими примерами таких конструкций являются ветрозащитные матерчатые конструкции, проволочные сетки, перфорированные фасады и облицовки, ставни, блоки труб (блоки горизонтальных цилиндров) и т.д.

Ветрозащитные конструкции - это особые типы тканевых конструкций, которые защищают окружающую среду от вредных химических частиц, уменьшают ветровую эрозию и помогают поддерживать ценные источники. RFEM и RWIND используются для расчёта ветровой конструкции как одностороннего взаимодействия жидкости с конструкцией (FSI).
В этой статье показано, как проектировать ветрозащитные конструкции с помощью RFEM и RWIND.

По сравнению с дополнительным модулем RF-FORM-FINDING (RFEM 5) в программах:\} были добавлены следующие новые функции:

• Задание всех граничных условий нагрузок для поиска формы в одном загружении
• Сохранение результатов поиска формы в качестве исходного состояния для дальнейшего анализа модели
• Автоматическое придание начального состояния для поиска формы с помощью мастеров комбинаторики ко всем ситуациям нагрузок в расчётной ситуации
• Дополнительные геометрические граничные условия поиска формы для стержней (длина без нагрузки, максимальный вертикальный прогиб, вертикальный прогиб в нижней точке)
• Дополнительные граничные условия определяющей форму нагрузки для стержней (максимальная сила в стержне, минимальная сила в стержне, горизонтальная составляющая растяжения, растяжение на конце i, растяжение на конце j, минимальное растяжение на конце i, минимальное растяжение на конце j)
• Тип материала «Ткань» и «Пленка» в базе данных материалов
• Параллельные поиски формы в одной модели
• Моделирование последовательных состояний поиска формы в увязке с аддоном Расчёт стадий строительства (CSA)

После активации аддона Поиск формы в Общих данных, эффект поиска формы будет присваиваться загружениям с категорией «Предварительное напряжение» вместе с нагрузками поиска формы от стержня, поверхности и тела каталог нагрузок. Это преднапряженное загружение. Таким образом, он превращается в анализ поиска формы для всей модели со всеми заданными в ней элементами стержней, поверхностей и тел. Вы можете выполнить поиск формы соответствующих элементов стержня и мембраны среди общей модели с помощью специальных нагрузок поиска формы и обычных нагрузок. Данные нагрузки поиска формы описывают ожидаемое состояние деформаций или сил после поиска формы в элементах. Постоянные нагрузки описывают внешние нагружения всей системы.

Вы точно знаете, как происходит поиск формы? Сначала процесс поиска формы загружений с категорией «Предварительное напряжение» сдвигает геометрию исходной сетки в оптимально сбалансированное положение с помощью итерационных расчетных циклов. Для этого программа использует метод Обновленная эталонная стратегия (URS) проф. Блетцингера и проф. Рамма. Эта технология характеризуется равновесными формами, которые после расчета почти точно соответствуют первоначально заданным граничным условиям поиска формы (провисание, сила и предварительное напряжение).

В дополнение к простому описанию ожидаемых сил или провисаний в формообразуемых элементах, интегрированный подход URS также позволяет учитывать регулярные силы. В общем процессе это позволяет, например, описывать собственный вес или пневматическое давление с помощью соответствующих нагрузок на элементы.

Все эти опции дают ядру вычисления возможность вычислить антикластические и синкластические формы, которые находятся в равновесии сил для плоской или осесимметричной геометрии. Для того, чтобы можно было реалистично применить оба типа соединений по отдельности или вместе в одной среде, в расчете предлагаются два способа описания векторов сил при поиске формы:

• Метод растяжения - описание векторов сил при поиске формы в пространстве для плоской геометрии
• Проекционный метод - описание векторов сил при поиске формы на плоскости проекции с фиксацией горизонтального положения для конической геометрии