В RFEM 6 типы нагрузок "Накопление воды" и "Снег" позволяют моделировать распределение нагрузок, которые адаптируются к изменяющимся геометриям поверхностей в процессе анализа. Это изменение достигается путем итеративного обновления распределения нагрузок на основе фактической формы поверхности. Нагрузка может распространяться на соседние незагруженные поверхности, накапливаться в самых низких областях или возможно спадать с поверхности.
Эти типы нагрузок разработаны для повышения точности применения нагрузок и моделирования структурного поведения. Включая фактическую геометрию поверхности на каждой итерации, RFEM 6 обеспечивает наиболее реалистичное распределение нагрузок для сложных структурных условий, таких как накопление дождя на крышах или накопление снега на поверхностях с различными уклонами. Поскольку тип нагрузки "Снег" как нагрузка на поверхность еще не доступен в клиентских версиях, он будет рассмотрен в статье базы знаний в будущем; эта статья будет посвящена исключительно типу нагрузки "Накопление воды".
Тип нагрузки "Накопление воды"
Тип нагрузки "Накопление воды" (доступен как поверхностная нагрузка в RFEM 6) моделирует эффект дождя на поверхности, учитывая перемещения в соответствии с анализом крупной деформации. Эта функция особенно полезна для моделирования накопления дождевой воды на подобных мембранам крышах, других многокривых поверхностях и плоских крышах. Алгоритм оценивает геометрию поверхности и определяет, какие части стока уйдут и какие накапливаются в водоемах (водных карманах) на поверхности. Размеры этих водоемов затем используются для расчета соответствующей нагрузки на конструкцию.
Эффект накопления воды учитывает следующие моменты:
Обнаружение водосборной области
Первый шаг в применении этого типа нагрузки - обнаружение водосборных областей на поверхности. Этот процесс начинается с идентификации локальных минимумов, которые являются самыми низкими точками в сетке (показаны оранжевым узлом на изображении 1).
После того как определены самые низкие точки, алгоритм определяет выпуклую область окружения, включающую все конечные элементы, которые будут затронуты нагрузкой, независимо от их первоначального уровня поверхности. Затем определяется граница, и точка слива (красный узел на изображении 1), будучи самой низкой точкой границы, идентифицируется. Это точка, откуда вода будет стекать с поверхности, устанавливая уровень горизонтальной поверхности обнаруженного водоема (оранжевая пунктирная линия на изображении 1). Таким образом, затоплены только элементы ниже этого уровня.
Водосборная область итеративно обновляется, и водоемы могут объединяться или исчезать по мере расчета деформации поверхности. Этот процесс гарантирует, что распределение нагрузки остается точным при изменении геометрии поверхности на протяжении анализа.
Эффект накопления воды
Эффект накопления воды моделирует накопление жидкости в обнаруженных водосборных областях. Единственным входным параметром для этого типа нагрузки является удельный вес жидкости, который можно определить в диалоговом окне, показанном на изображении 2. Затем алгоритм заполняет водосборную область до точки слива, гарантируя, что уровень поверхности остается горизонтальным.
После наполнения водосборной области соответствующая гидростатическая нагрузка рассчитывается для каждого конечного элемента на основе объема жидкости в водосборной области. Это обеспечивает соответствие распределения нагрузки точному количеству накопленной жидкости и ее влиянию на конструкцию.
Осадки
Опциональный параметр — осадки — можно активировать, установив галочку "Количествο осадков" в вышеупомянутом диалоговом окне (также показанном на изображении 3). После активации объем жидкости, накладываемый на загруженную поверхность, точно определяется на основе поверхностей, на которые явно указал пользователь. Затем алгоритм итеративно определяет соответствующий уровень воды в водосборной области. Объем в обнаруженном водоеме, ограниченный горизонтальной поверхностью, соответствует указанному количеству жидкости, определенному как входной параметр. После подсчета объема на загруженных поверхностях вода распространяется на соседние поверхности, гарантируя, что распределение динамически корректируется на основе геометрии поверхности.
Расчет
Для получения точных результатов с этим типом нагрузки настоятельно рекомендуется проводить анализ крупной деформации. Этот тип анализа позволяет обновлять распределение нагрузки на каждой итерации на основе фактической, деформированной геометрии конструкции, гарантируя, что эффекты изменений поверхности точно учитываются на протяжении всего процесса расчета.
В качестве альтернативы доступны другие порядки расчета для случаев, когда ожидаются небольшие деформации конструкции. Однако если используется только 1-й порядок расчета, нагрузка применяется к оригинальной, не-деформированной геометрии конструкции. Это может ввести неточности в расчет, поскольку не учитываются деформации, происходящие в процессе анализа.
Заключение
Тип нагрузки "Накопление воды" в RFEM 6 предоставляет мощный инструмент для моделирования эффектов накопления воды на поверхностях, таких как крыши. Учитывая деформации поверхности и итеративно корректируя распределение нагрузки, он гарантирует точное моделирование накопления дождевой воды и ее влияния на структурную целостность. Алгоритм обнаружения водосборной области, в сочетании с возможностью определения осадков, повышает гибкость и точность симуляций. Следовательно, эта функция предоставляет важную информацию для инженеров-строителей, разрабатывающих здания и крыши, подверженные накоплению воды от дождя, помогая оптимизировать безопасность и производительность в различных условиях.