Zaawansowane oprogramowanie do analizy statycznej i dynamicznej konstrukcji ze wsparciem dla technologii BIM (Building Information Modelling).
Programy RFEM i RSTAB, stanowiące podstawę modularnego systemu oprogramowania firmy Dlubal Software, umożliwiają definicję płaskich oraz przestrzennych modeli konstrukcji i obciążeń, które za pośrednictwem ściśle z nimi zintegrowanych modułów dodatkowych, mogą zostać następnie kompleksowo zwymiarowane. Dodatkowe wsparcie dla technologii BIM w postaci wspólnych interfejsów z wieloma innymi platformami (Revit, Tekla Structures) znacząco usprawnia cały proces projektowy, zapewniając przy tym spójność tworzonej dokumentacji.
Program RFEM – flagowy produkt firmy Dlubal Software – stwarza możliwość projektowania w zasadzie wszystkich rodzajów konstrukcji, włączając w to ustroje szkieletowe, powierzchniowe i bryłowe, zarówno stosunkowo proste, jak i te najbardziej zaawansowane i rozbudowane. Sprawne siatkowanie, podlegające zresztą pełnej kontroli użytkownika, może być na wiele sposobów modyfikowane, zarówno na poziomie globalnym, jak i lokalnie. Program RFEM umożliwia przeprowadzenie obliczeń według geometrycznej analizy liniowej, nieliniowej analizy II rzędu (P-Delta), analizy dużych deformacji oraz analizy postkrytycznej. Możliwym jest stosowanie różnego rodzaju nieliniowości, w tym materiałowych. Szybkie i sprawne obliczenia zapewnia pełne wsparcie dla technologii 64-bitowej oraz wielordzeniowych procesorów. Do programu zaimplementowano rozbudowane biblioteki materiałów i przekrojów, oparte na normach europejskich oraz pozaeuropejskich, a także katalogach znanych producentów. Definicja obciążeń i generowanie ich automatycznych kombinacji również odbywa się w oparciu o dokumenty europejskie (Eurokod), z uwzględnieniem wszystkich załączników krajowych, lub dodatkowe – pozaeuropejskie.
Program RSTAB stanowi uproszczoną alternatywę dla programu RFEM, pozbawioną możliwości analizy konstrukcji powierzchniowych i bryłowych. Na ogół służy zatem projektowaniu wyłącznie wszelkiego rodzaju ustrojów szkieletowych.
Hotel InterContinental (wizualizacja); Davos, Szwajcaria; Sailer Stepan und Partner GmbH; program RFEM
Hotel InterContinental (model); Davos, Szwajcaria; Sailer Stepan und Partner GmbH; program RFEM
Projektowanie konstrukcji stalowych
Najbardziej popularnym modułem dodatkowym do projektowania konstrukcji stalowych jest moduł STEEL EC3 wymiarujący elementy prętowe w oparciu o metodę stanów granicznych według wytycznych normy europejskiej (EC3). Projektowanie może odbywać się również w kilku innych modułach umożliwiających określenie naprężeń w prętach i powierzchniach oraz przeprowadzenie zaawansowanych obliczeń stateczności w oparciu wprost o metodę elementów skończonych. Możliwa jest także automatyczna optymalizacja przekrojów lub grubości powierzchni (moduł STEEL dla RFEM) na zasadzie pełnej integracji z odpowiednim programem bazowym.
Moduł STEEL EC3 prowadzi automatyczną klasyfikację przekrojów, weryfikuje nośność przekrojów i elementów z uwzględnieniem wyboczenia i zwichrzenia, automatycznie określa wartość sprężystego momentu krytycznego dla dowolnego pręta lub zbioru prętów w oparciu o analizę wartości własnych lub rozkład wykresu momentów. Alternatywnie użytkownik może również samodzielnie przypisać określoną wartość momentu krytycznego. W połączeniu z modułem STABILITY istnieje możliwość wyznaczenia współczynników wyboczeniowych w oparciu o odkształcenia pod konkretnym obciążeniem, postacie wyboczenia bądź wartości własne prętów. Elementy jednocześnie zginane i ściskane obliczane są interakcyjnie wg metody określonej załącznikiem A lub B normy EC3. Oprócz weryfikacji stanów granicznych nośności i użytkowalności w różnych sytuacjach obliczeniowych, istnieje również możliwość sprawdzenia ognioodporności według metody czasowej, uwzględniając właściwości fizyczne ewentualnych materiałów izolacyjnych. Program oblicza także elementy o zmiennej wysokości przekroju, umożliwia definicję podpór sprężystych lub podpór bocznych dla potrzeb analizy stateczności, a także uwzględnienie wpływu stosunkowo sztywnych elementów powierzchniowych na zablokowanie możliwości utraty stateczności przez elementy podpierające. Od niedawna moduł STEEL EC3, poprzez rozszerzenie WARPING-TORSION, stwarza dodatkowe możliwości analizy dzięki uwzględnieniu tzw. siódmego stopnia swobody związanego z możliwością przenoszenia bimomentu (deplanacją) przez przekrój na długości elementu. Narzędzie to dostępne jest także w module FE-LTB (ang. lateral torsional buckling) umożliwiającym zaawansowaną analizę zwichrzenia elementów prętowych w oparciu bezpośrednio o metodę elementów skończonych. Interpretacja rezultatów jest niezwykle prosta dzięki graficznemu zobrazowaniu poziomu wytężenia prętów, także w głównym oknie odpowiedniego programu bazowego.
Podgląd odkształconego profilu – analiza stateczności ogólnej z uwzględnieniem 7 stopni swobody; programy RFEM/RSTAB
Spaczenie pręta o profilu dwuteowym – analiza stateczności ogólnej z uwzględnieniem 7 stopni swobody; programy RFEM/RSTAB
Konstrukcje żelbetowe
Do wymiarowania konstrukcji żelbetowych służy kilka modułów dodatkowych. Umożliwiają one zwymiarowanie elementów prętowych, płyt, tarcz, ścian czy powłok w stanie granicznym nośności i użytkowania. Obliczenia mogą być przeprowadzone zarówno w oparciu o normę europejską (EC2), jak i normy kilku innych krajów (m.in. niemiecką normę DIN, normę amerykańską). Obliczenia w stanie granicznym użytkowalności uwzględniają wpływ skurczu, pełzania i zarysowania. Możliwe jest również przyjęcie rzeczywistego, nieliniowego zachowania złożonego materiału oraz wyznaczenie naprężeń, deformacji i szerokości rys w oparciu o tak przyjęty model materiału. Przy pomocy odpowiednich modułów można także obliczyć konstrukcję z uwagi na przebicie, a także zaprojektować fundamenty płytowe, kielichowe czy blokowe.
Moduł CONCRETE Surfaces: rezultaty – wymagane zbrojenie górne w płytach stropowych; program RFEM
Wyniki pochodzące z modułu CONCRETE Members można wyświetlać jako wykresy wyników na odpowiednim pręcie. Zaprojektowane zbrojenie podłużne i poprzeczne wyświetlane jest w tabelach wraz z odpowiednimi szkicami. Zbrojenie to można edytować zmieniając liczbę prętów i zakotwień, zaś zmiany w zachowaniu się konstrukcji, wynikające z wprowadzonych modyfikacji, zostaną uwzględnione automatycznie. Betonowy przekrój oraz cały element z wyodrębnionymi wkładkami może zostać wyświetlony w renderowanym widoku 3D. Opcję tę można wykorzystać do efektywnego zobrazowania wyników dotyczących zbrojenia na etapie tworzenia dokumentacji.
Od niedawna dostępna jest zupełnie nowa edycja modułu poświęconego obliczaniu przebicia w konstrukcjach żelbetowych – PUNCH Pro. Stwarza on możliwość analizy przebicia konstrukcji płytowych nad słupami oraz krawędziami i narożami ścian, a także uwzględnia opcjonalnie rozbudowaną głowicę słupa.
Graficzna interpretacja wymaganego zbrojenia na ścinanie przy przebiciu – moduł PUNCH Pro; program RFEM
Konstrukcje membranowe i kablowe
Wraz z rozwojem architektury projektowane są coraz bardziej prestiżowe konstrukcje o bardzo dużych rozpiętościach, takie jak hale widowiskowo-sportowe czy pawilony wystawowe. Dodatkowym wymaganiem jest brak podpór pośrednich, co w znacznym stopniu eliminuje możliwość stosowania zadaszeń w tradycyjnych technologiach. Dla takiego typu konstrukcji projektowane są zadaszenia z wykorzystaniem membran oraz cięgien.
Konstrukcje te wyróżnia sposób przenoszenia obciążeń. Elementy kablowe przenoszą tylko rozciągające siły osiowe, a membrany – tylko siły membranowe. Podczas projektowania należy zwrócić uwagę na zagadnienie form-finding, dotyczące odnalezienia realnej przestrzennej formy membrany przy określonych warunkach jej zamocowania oraz wstępnego naprężenia.
Konstrukcja membranowa zamodelowana w programie RFEM
Modelowanie konstrukcji membranowych możliwe jest w programie RFEM. Natomiast znajdowanie jej przestrzennej formy możliwe jest przy pomocy modułu dodatkowego RF-Form-finding. Pierwszym krokiem jest zamodelowanie wstępnego kształtu, zadanie podpór oraz określenie wstępnego naprężenia membranowego. Po wykonaniu obliczeń, siatka elementów skończonych zostanie zdeformowana do realnej formy. W kolejnych krokach możliwe jest przyłożenie obciążeń klimatycznych. Natomiast w wynikach kombinacji obciążeń otrzymane zostaną sumaryczne naprężenia w membranie, uwzględniające wstępne naprężenie oraz obciążenia zewnętrzne.
Moduł RF-Form-finding – konstrukcja membranowa z odnalezionym kształtem
Praca inżyniera nie kończy się jednak na obliczeniu statyki i zwymiarowaniu elementów konstrukcyjnych. Kolejnym etapem jest wykonanie rysunków, na podstawie których możliwe będzie przygotowanie i wykonanie konstrukcji. W przypadku membran niezbędne jest dokonanie ich spłaszczenia. Moduł RF-Cutting Pattern przeprowadza proces spłaszczenia zgodnie z teorią minimalnej energii. Na krawędziach, w których należy wykonać połączenia, można zdefiniować dodatkowe naddatki materiału.
Moduł RF-Cutting Pattern – model membrany oraz otrzymany szablon cięcia
Rurociągi i konstrukcje wsporcze
Oprogramowanie RFEM umożliwia jednoczesne projektowanie rurociągów i konstrukcji wsporczych, wraz z uwzględnieniem ich wzajemnego oddziaływania. W procesie modelowania rurociągu należy zdefiniować przekroje poprzeczne rur i kolan wraz z dodatkowymi warstwami, takimi jak np. warstwa izolacyjna. Możliwe jest także zdefiniowanie innych elementów rurociągu: reduktorów, zaworów, kształtek, kołnierzy, zaślepek. W kolejnym kroku należy zdefiniować obciążenia działające na rurociąg. Zaliczyć do nich można m.in. ciężar własny, ciężar cieczy znajdującej się w rurociągu, ciśnienie wewnętrzne czy zmiany temperatury. Dodatkowo użytkownik może zdecydować, czy przy zadanym ciśnieniu wewnętrznym ma zostać uwzględniony efekt Bourdona powodujący wydłużanie i prostowanie się rurociągu.
Moduł RF-Piping – model rurociągu i konstrukcji wsporczej
Po zamodelowaniu konstrukcji wsporczej, rurociągu i wszystkich obciążeń, można stworzyć kombinacje obciążeń lub kombinacje wyników zarówno dla projektowanego rurociągu, jak i samej konstrukcji. Na podstawie sił wewnętrznych z utworzonych kombinacji można zwymiarować rurociąg korzystając z modułu dodatkowego RF-Piping Design. Aktualnie moduł przeprowadza obliczenia zgodnie z normami ASME B31.1 oraz ASME B31.3. Wkrótce zostanie on rozszerzony o procedurę obliczeniową zgodną z normą EN 13480-3.
mgr inż. Kamil Kozdroń, Dlubal Software
mgr inż. Leszek Mrowiec, Dlubal Software
***
Zapraszamy do odwiedzenia naszej strony internetowej, gdzie znaleźć można wiele dodatkowych informacji na temat oprogramowania Dlubal Software. Zapraszamy też na naszego bloga, strony w popularnych serwisach społecznościowych (Facebook, Twitter, Google+) oraz kanał w serwisie YouTube.
Zachęcamy również do pobrania w pełni funkcjonalnych, 30-dniowych wersji próbnych programów. Studentom oraz doktorantom wydajemy, na czas edukacji, licencje studenckie. Odpowiednie wnioski można składać poprzez formularze na stronie internetowej.
W razie jakichkolwiek pytań zapraszamy do kontaktu pod adresem: info@dlubal.pl
Więcej informacji: www.dlubal.pl
