В современном проектировании конструкций стекло становится все более популярным материалом благодаря своей эстетической привлекательности и многофункциональности. Тем не менее, проектирование стеклянных конструкций требует тщательного учета различных факторов, таких как несущая способность, пригодность к эксплуатации и свойства материала. RFEM 6 с дополнительным модулем Glass Design предлагает интегрированное решение для структурного анализа и проектирования стеклянных поверхностей. Этот дополнительный модуль позволяет инженерам выполнять детализированные расчеты для моно- и ламинированного стекла, обеспечивая соответствие с применимыми стандартами, такими как DIN 18008.
Эта статья проведет вас через шаги использования дополнительного модуля Glass Design для проектирования криволинейной модели поверхности, предоставленной ниже. Важно подчеркнуть, что дополнительный модуль Glass Design поддерживает проектирование и расчет как плоских, так и изогнутых стеклянных панелей, предлагая расширенные возможности для создания стеклянных конструкций.
Шаги использования дополнительного модуля Glass Design в RFEM 6
1. Активируйте дополнительный модуль Glass Design
Чтобы начать использование дополнительного модуля Glass Design, перейдите на вкладку Add-ons под Model - Base Data и активируйте дополнительный модуль Glass Design. После активации пользовательский интерфейс будет расширен новыми элементами в навигаторе, таблицах и диалоговых окнах, делая параметры проектирования стекла полностью интегрированными в RFEM 6. Эта интеграция обеспечивает возможность бесшовной работы с дополнительным модулем наряду с вашими другими функциями проектирования. Подобно другим дополнительным модулям, вы также сможете устанавливать стандарты для классификации нагружений, мастерских нагрузок и проектирования стекла.
Кроме того, есть возможность выполнить проверку напряжений без применения стандарта (Изображение 1), предоставляя гибкость для пользовательских расчетов, основанных на ваших конкретных нуждах. Эта функция позволяет использовать более целенаправленные подходы при выполнении расчетов на проектирование стекла за пределами стандартных требований.
2. Установка материалов для проектирования стекла
Далее, вам нужно будет выбрать материалы для проектирования стекла. RFEM 6 предлагает библиотеку материалов, из которой вы можете напрямую импортировать различные материалы. В данном случае вы будете работать с моделью слоёв, поэтому вам нужно будет определить такие материалы, как стекло и фольга. Эти материалы основаны на изотропной модели материала, чтобы обеспечить правильное представление поведения слоев. Например, вы можете использовать флоат-стекло и фольгу PVB 22, которые определяются под определённым нагрузочным состоянием (например, под 3 минуты). Как только материалы выбраны, они интегрируются в проектирование для дальнейшего моделирования.
3. Определите толщину стеклянной структуры
После установки материалов следующим шагом является определение толщины стеклянной структуры. RFEM 6 позволяет определить тип толщины стеклянной структуры (Изображение 3) для создания слоев с их собственной специфической толщиной. Типы толщины связаны с материалами, которые вы импортировали из библиотеки материалов RFEM (Изображение 4).
Одним из ключевых преимуществ дополнительного модуля Glass Design является то, что он позволяет выполнять расчет как одинарных стеклянных панелей, так и ламинированных стеклянных панелей, удовлетворяя различные потребности проекта. Эта гибкость делает его подходящим для широкого спектра применений, от простых стеклянных элементов до сложных ламинированных структур. Программа в настоящее время поддерживает эти композиции, в то время как метод расчета для изолирующего стекла все еще в разработке.
Кроме того, дополнительный модуль предлагает визуализацию слоев, которая позволяет визуализировать стеклянные слои непосредственно в сечении (Изображение 4). Эта функция облегчает оценку и корректировку сложных ламинированных конструкций, предоставляя более четкий обзор проекта и позволяя быстро вносить изменения по мере необходимости.
Сохранение и повторное использование наборов слоев
Если вы вручную создали наборы слоев для вашей стеклянной структуры, вы можете сохранить их для будущего использования. Просто нажмите кнопку «Сохранить», назовите свой шаблон (Изображение 4), и структура слоя, включая уменьшения жесткости, будет сохранена локально на вашем компьютере. Вы найдете этот файл с именем thickness_layers.bin в следующем каталоге:
- C:\Users\"username"\AppData\Local\Dlubal\RFEM6_6.xx\configs.
Этот файл можно копировать на другие компьютеры, что означает, что вам не придется воссоздавать структуру слоев каждый раз, когда вы работаете над новым проектом.
Кроме того, структуры слоев можно сохранить в настройках GUI и соответственно экспортировать. Для этого перейдите в меню Options и выберите Export GUI Settings. В диалоговом окне Export GUI Settings убедитесь, что опция Templates for Thicknesses выбрана, как показано на Изображении 5. После нажатия OK появится диалоговое окно Windows "Выберите файл". Укажите место, куда вы хотите сохранить файл, назначьте имя файла, и экспорт создаст конфигурационный файл в формате .rf6.gui.
4. Назначение стеклянной композиции поверхностям
На этом этапе вы можете назначить стеклянную композицию, которую вы только что создали, интересующим поверхностям, выбрав её из выпадающего меню, как показано на Изображении 6. После выбора композиции активируйте свойства проектирования для проектирования стекла в том же окне. Это разблокирует дополнительные настройки и вкладки, такие как Конфигурации проектирования и Прогибы, предоставляя гибкость для тонкой настройки настроек, специфичных для проектирования стекла. Эти опции позволяют вам приспособить параметры проектирования к уникальным требованиям вашего проекта, например, настройки анализа прогиба для проектирования стекла, показанные на Изображении 7.
5. Определите модель стеклянной композиции
На этом этапе программа автоматически генерирует модель стеклянной композиции, которая будет служить основой для дальнейших корректировок, специфичных для стеклянного строительства. Программа будет группировать поверхности с похожей геометрией в одну модель. При необходимости вы можете создавать дополнительные модели и назначать их соответствующим поверхностям, используя кнопку "Создать новый материал".
Чтобы получить доступ к окну модели стеклянной композиции, перейдите в Навигатор под Типы для проектирования стекла. В этом окне (показано на Изображении 8) вам нужно будет настроить следующие параметры:
- Тип расчета
Первым критическим шагом является определение того, как будет анализироваться стеклянная структура. В основном окне модели стеклянной композиции выберите 1-Phase | Full Model в разделе типа расчета. Этот вариант выполняет прямой анализ указанной области, учитывая все опоры, определенные в RFEM. Это гарантирует, что анализ отражает все соответствующие факторы и точно представляет поведение стеклянной конструкции в различных условиях.
- Тип моделирования
На этом этапе вы выберете, как должна быть смоделирована стеклянная структура. В настоящее время для анализа доступна только модель поверхности, которая является идеальной для большинства применений и позволяет выполнять эффективные расчеты и проектирование. Твердотельная модель все еще находится в разработке и будет доступна в будущих обновлениях. После выпуска твердотельная модель предложит более детализированный подход для анализа стеклянных конструкций, требующих углубленного анализа.
- Сдвиговая связь между слоями
Для ламинированного стекла у вас есть возможность либо учитывать, либо игнорировать сдвиговую связь между слоями стекла. Это решение особенно важно при моделировании ламинированного стекла. При использовании модели поверхности обратите внимание, что отношение (G * t) / (Gf * tf) должно быть меньше 1000 для получения точных результатов. Если это отношение превышает 1000, рекомендуется перейти на твердотельную модель, которая обеспечит более точное представление эффектов сдвиговой связи.
6. Установите нагружающие случаи и комбинации
На этом этапе вы определите нагружающие случаи и комбинации для проектирования стекла. Если вы выбираете DIN 18008 в качестве стандартного проектирования, как в этом примере, важно также выбрать DIN 18008 для классификации нагружающего случая и мастера комбинаций. Это гарантирует, что программа активирует дополнительные опции на вкладке Load Cases & Combinations (Изображение 9).
Программа автоматически регистрирует коэффициенты продолжительности нагрузки для каждого случая нагрузки, обеспечивая точные расчеты напряжений в соответствии со стандартом DIN 18008. Для случаев нагрузок вы можете определить длительность нагрузки для каждой категории действия, и программа автоматически установит эти значения в соответствии с спецификациями стандарта. Если автоматический мастер комбинаций не используется, вы также можете вручную настроить эти настройки по мере необходимости.
7. Активируйте расчетные ситуации
На вкладке Design Situations вы можете активировать любые расчетные ситуации, релевантные вашей стеклянной структуре, позволяя вам протестировать различные сценарии и конфигурации. Дополнительным преимуществом модуля является возможность обратить сдвиговую связь в ламинированном стекле, позволяя вам анализировать оба случая — с и без сдвиговой связи — в одном и том же файле (Изображение 10). Это обеспечивает двойную проверку, позволяя вам выполнять расчеты и проверять обе ситуации одновременно, просто копируя расчетную ситуацию и проверяя обратную настройку.
Включив эту опцию, в расчетах используется обратная матрица жесткости, как определено в модели стеклянной структуры. Этот подход предлагает более полную оценку производительности стеклянной конструкции, предоставляя ценные сведения о том, как стекло будет вести себя в различных условиях.
8. Запустите расчет
После настройки всех необходимых параметров, включая материалы, толщины, тип моделирования и случаи нагрузки, вы готовы запустить расчет. На этом этапе RFEM 6 будет анализировать стеклянную структуру в соответствии с заданными вами параметрами проектирования, предоставляя вам результаты, необходимые для вашего проекта.
9. Просмотрите результаты
После завершения расчета результаты можно будет посмотреть, как обычно, через таблицы результатов и графические выводы. Вы найдете всеобъемлющую графическую и табличную презентацию результатов, предоставляющую ясное представление о производительности стеклянной конструкции.
Для каждой точки результата программа позволяет отображать результаты через сечение, предоставляя вам детальный обзор структурного поведения. Вы также можете визуализировать результаты в виде диаграммы, что помогает более интуитивно интерпретировать данные.
Кроме того, вы можете просмотреть детализированное отображение и вывод формул доказательств для каждой точки результата. Эта функция позволяет показывать детали результатов вместе с соответствующими формулами, предоставляя полную прозрачность и ясность в том, как были выполнены расчеты.
Заключение
В заключение, дополнительный модуль Glass Design для RFEM 6 предлагает мощное и гибкое решение для проектирования стеклянных структур, от одинарных панелей до сложных ламинированных систем. Благодаря бесшовной интеграции в интерфейс RFEM 6, он предоставляет интуитивные инструменты для определения материалов, моделирования и анализа. Способность выполнять двойную проверку, анализировать сдвиговую связь и визуализировать результаты по сечению обеспечивает тщательную оценку вашего проектирования. Используя как графические, так и табличные результаты, наряду с детальными формулами доказательств, вы можете уверенно оценивать структурную производительность ваших стеклянных элементов, принимая обоснованные решения на протяжении всего процесса проектирования.