MODUL NAVIGÁCIÓ
Imperfekt alakok előállítása kihajlási alakokból
A szerkezeti analízist általában idealizált, perfekt modellen hajtjuk végre. A valóságban azonban a szerkezet geometriája, az anyag és a teher pozíciója is imperfekt, azaz tökéletlen (pl. ferdeség, sajátfeszültségek, teherelhelyezésből származó külpontosság). Imperfekt modellen végrehajtott, geometriai és anyagi nemlinearitást figyelembe vevő analízis (GMNIA) segítségével végrehajtható a szerkezet, illetve szerkezeti részletek szilárdsági ellenőrzése és stabilitásvizsgálata. Ez az analízis módszer különösen hatékony eszköz lehet nehezen idealizálható, vagy más módokon nem vizsgálható összetett kialakítású szerkezeti részletek igazolása során.
Az AxisVM szoftver IMP modulja lehetőséget nyújt az imperfekciók figyelembevételére imperfekt geometria létrehozása révén, amelyet a felhasználó tetszés szerint a kihajlási alakok skálázásával és szuperponálásával állíthat elő. A tökéletlenségből származó másodrendű hatások imperfekt geometriával futtatott, geometriailag nemlineáris analízissel vehetők figyelembe.
Követelmények / ajánlások
- kihajlási alakok alapján előállított imperfekciók figyelembevételéhez NL vagy PNL jelű konfiguráció szükséges (pl. NL1S, PNL3P)
SZABVÁNYOK
Az IMP modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- kihajlási alakok skálázása és szuperpozíciója
- oszlop, gerenda, fal és födém elemek alkalmazott vasalásának exportálása
- oszlop, gerenda, fal és födém elemek statikai vázának importálása
- változások automatikus felismerése és követése
RÉSZLETEK
HELYETTESÍTŐ IMPERFEKCIÓ ÖSSZEÁLLÍTÁSA
A kihajlás vizsgálat futtatása során kapott alakokból összeállítható a kívánt imperfekt alak, akár több teheresetből is. Az imperfekcióhoz megadható az elmozdulás komponens, valamint kihajlási alakonként a maximális elmozdulás. Az előállított imperfekt alakok hozzáadhatók a teherkombinációkhoz.
AZ IMPERFEKT MODELL GEOMETRIAILAG NEMLINEÁRIS VIZSGÁLATA
Az imperfekt geometriával futtatott, geometriailag nemlineáris számítással kapott igénybevételek a tökéletlenségből eredő másodrendű hatásokat is tartalmazzák. Elmozdulásvezérelt számítással a stabilitásvesztés módja is megvizsgálható. Képlékeny anyagmodell és imperfekció együttes alkalmazásával végeselemes szimuláció alapú tervezésre is lehetőség nyílik.
Építési állapotok modellezése
Általános leírás a modul használati területeiről
Az építési fázisok figyelembevétele különösen fontos lehet a tervezési folyamat során, amennyiben a végleges állapothoz képest a szerkezet statikai váza változik, vagy a szerkezeti elemek jelentősen eltérő terhelési viszonyoknak vannak kitéve építés közben (PL. építési anyagok deponálása, daruk, ideiglenes megtámasztások, beemelés, stb.). Ezen hatások és körülmények elhanyagolása jelentős hibához és a szerkezeti megfelelőség helytelen értékeléséhez vezethetnek.
A hagyományos megközelítés szerint gyakran egy tartószerkezeti modellt készítünk, amely minden szerkezeti elemet tartalmaz. A végeselemes analízis során ezen a modellen számítjuk az összes teher hatását, ennek következtében a valóságostól eltérő igénybevételek alakulhatnak ki a modellben. Ilyen lehet például egy többszintes vasbeton épület esetében, amikor a felsőbb szintek elemeiben normálerők, nyíróerők és hajlítónyomatékok ébrednek a földszinti pillérek és gerendák önsúlyából. A valóságban a földszinti elemek önsúlyából keletkező alakváltozások nagyrészt korábban lezajlanak és nem okoznak feszültségeket a felső szintek elemeiben. Hasonló eset, amikor lágyabb megtámasztási viszonyok esetén az alsóbb szinten található födémek önsúlyából keletkező süllyedés különbségek befolyásolják a felsőbb szinteken készülő födémek igénybevételeit és vasalását.
Az építési folyamatok modellezése megoldást jelenthet a feljebb felsorolt problémákra. Ebben az esetben az egyes építési fázisoknak megfelelő részmodelleket külön futtatjuk és az eredményeket összegezzük. Ennek következtében fázisról fázisra figyelembe tudjuk venni ha egy elemet megépítettek, elbontottak, vagy éppen megerősítettek. Ezen túlmenően számítani tudjuk az építés közbeni terhek és a megváltozott statikai váz hatását.
Az építési folyamatok modellezésén kívül a modul segítségével lehetőség van:
- bontási folyamatok modellezésére
- részben lebontott és megerősített szerkezet vizsgálatára
- szerkezeti megerősítések és kiváltások vizsgálatára és a megerősített szerkezet igazolására
- szerkezeti károsodás vizsgálatára (pl. korrodált acélszerkezet ellenőrzésére)
- progresszív tönkremenetel vizsgálatára
- hídbetolás vizsgálatára
Követelmények / ajánlások
- Nincs követelmény
SZABVÁNYOK
Az STG modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- építési, illetve bontási folyamat modellezése
- számos további felhasználási lehetőség (szerkezeti megerősítés, szerkezeti károsodások figyelembevétele, progresszív tönkremenetel vizsgálata, hídbetolás, stb.)
- a statikai váz, illetve a szerkezeti elemek tulajdonságai is módosíthatók építési fázisok között
- építés közbeni állandó és ideiglenes terhek használata
- a legfontosabb méretező modulok valamennyi építési fázisban elérhetőek
- kezdeti állapot figyelembevétele (például a talaj feszültségállapota)
- az építés közbeni állapotok eredményei rajzok és táblázatok formájában egyszerűen dokumentálhatók
- intuitív, könnyen elsajátítható felhasználói felület segíti a statikai tervezést
RÉSZLETEK
TÖRZSMODELL
Építési folyamat modellezése során a megszokott módon kell eljárnunk és megépítenünk a végeselemes modellt. Nincs szükség az építési fázisoknak megfelelő részmodellek létrehozására. Ez jelentősen meggyorsítja a modellezési folyamatot.
A létrehozott modellnek azonban tartalmaznia kell minden olyan elemet és terhet, amelyet az építési folyamat vizsgálata során figyelembe szeretnénk venni attól függetlenül, hogy a szerkezet végleges állapotában ezek az elemek és terhek jelen vannak-e. Ezt a modellt törzsmodellnek nevezzük. Az építési fázisok definiálása során a fázisban aktív elemeket ezen a modellen jelöljük ki.
A mellékelt ábra egy ideiglenes alátámasztásokkal megépített vasbeton szerkezet törzsmodelljét és a fázisoknak megfelelő állapotait mutatja.
ELMOZDULÁSOK ÖSSZEGZÉSE
Az építési, vagy bontási folyamat során jelentkező terheket táblázatos formában, a tehereset (tehercsoport) sornak és a kijelölt építési fázisnak megfelelő oszlopnak megfelelő cellába kattintással lehet megadni. A tehereseteket és a benne szereplő terheket előre, a törzsmodellen kell definiálni. Az építési terhek lehetnek állandó és ideiglenes terhek. Az állandó terhek jellemzően önsúly jellegű terhek, míg ideiglenes terhek lehet a munkások, a szerszámok, valamint deponált építési anyagok súlya. Ezekből a terhekből a szoftver az építési fázisokban mértékadó kombinációkat is képez.
ÉPÍTÉS KÖZBENI TERHEK
Az építési, vagy bontási folyamat során jelentkező terheket táblázatos formában, a tehereset (tehercsoport) sornak és a kijelölt építési fázisnak megfelelő oszlopnak megfelelő cellába kattintással lehet megadni. A tehereseteket és a benne szereplő terheket előre, a törzsmodellen kell definiálni. Az építési terhek lehetnek állandó és ideiglenes terhek. Az állandó terhek jellemzően önsúly jellegű terhek, míg ideiglenes terhek lehet a munkások, a szerszámok, valamint deponált építési anyagok súlya. Ezekből a terhekből a szoftver az építési fázisokban mértékadó kombinációkat is képez.
Talaj és a felszerkezet közötti kölcsönhatás modellezése
A SOIL modul a talaj és a felszerkezet közötti kölcsönhatás pontosabb modellezését teszi lehetővé. A kapcsolt modellen végrehajtott analízissel vizsgálhatók a keletkező süllyedések és ezáltal a talaj alakváltozásának szerkezetre gyakorolt hatása, valamint meghatározhatók a talajban ébredő feszültségek és alakváltozások is. A megadott fúrásminták alapján a program képes létrehozni egy testelemekből felépített talajmodellt, illetve a támaszok esetében automatikusan képes meghatározni a Winkler merevségeket.
A modul lehetőséget biztosít a talaj kezdeti állapotának figyelembevételére is (a talaj önsúlya és a talajra ható egyéb korábbi terhekből a talajban feszültség ébred, viszont az ebből származó alakváltozás már korábban lezajlott, a megadott talajmodell már a deformált állapotnak tekintendő).
SZABVÁNYOK
A SOIL modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- Fúrásminták megadása
- Rétegrend interpolálása a megadott fúrásminták alapján
- Hagyományos támaszelemek merevségének számítása az interpolált rétegrend alapján
- Talajmodell generálása testelemekből
- Talaj és szerkezet kölcsönhatásának vizsgálata
RÉSZLETEK
Fúrásminta megadása
A fúrásminta a modell globális terében egy adott térbeli pozíción felvett talaj rétegrend. A különböző pozíciókon megadott fúrásmintákat a program háromszögeléssel összeköti, mely egy fúrásminta hálózatot – terepmodellt alkot. Ennek alapján készíti el a program a rétegmodellt, melyből egy adott P térbeli pontban meghatározható az ottani rétegrend.
TALAJMODELL
A talaj és az épületszerkezet kölcsönhatásának pontosabb modellezését szolgálja a testelemekből felépített talajmodell, mellyel a talajban keletkező feszültségeloszlás és az alakváltozások is nyomon követhetők. Talajmodell megadásakor az épületszerkezetet nem csomóponti, vonalmenti vagy felületi támaszokkal támasztjuk meg, hanem magával a talajmodellel. Ilyenkor a pontalapokat, sávalapokat és a lemezalapokat valós fizikai méretükkel, talajjal érintkező tartományokként kell modellezni.
A talajmodell felépítéséhez legalább egy talajmodellezési tartományt kell megadnunk. Ez geometriáját tekintve a hagyományos szerkezeti tartományokhoz hasonló síkbeli poligon. A talajmodell a talajmodellezési tartomány alatt felvett, majd térbeli testelemekkel behálózott térrész, ahol a testelemek tulajdonságai a fúrásminták alapján meghatározott rétegmodellt követik.
3D VÉGESELEMEK
A talajmodellt alkotó testelemek alakja lehet három-, vagy négyszög alapú hasáb, illetve ezek keveréke, de van lehetőség tetraéder alakú testelemek alkalmazására is. A térfogati háló a felületi háló függőleges levetítésével készül. A három-, vagy négyszög alapú hasáb testelemek alkalmazásakor a rétegelfogyások kezelése elemzsugorítással történik, viszont a tetraéder hálózás esetén a tetraéderek mérete és számossága dinamikusan alkalmazkodik a helyi rétegvastagsághoz.
Talaj és szerkezet interakciójának vizsgálata
A térbeli talajmodell az ágyazási tényezőkön alapuló számításnál pontosabban képes követni a talaj és szerkezet kölcsönhatását, ezáltal a süllyedés különbségekből származó többlet igénybevételek pontosabban meghatározhatók. A szerkezet körüli talaj testelemekkel való modellezése esetén nincs szükség a talaj merevségének különféle elméleteken alapuló becslésére, valamint változó altalajviszonyok esetén a modell követni tudja a rétegződés változásából fakadó merevségi változásokat. A modul pont-, sáv- valamint lemezalappal alapozott épületek esetén egyaránt alkalmazható komplex, vagy nem járatos síkalap geometriák esetén is.
A szerkezeti analízist általában idealizált, perfekt modellen hajtjuk végre. A valóságban azonban a szerkezet geometriája, az anyag és a teher pozíciója is imperfekt, azaz tökéletlen (pl. ferdeség, sajátfeszültségek, teherelhelyezésből származó külpontosság). Imperfekt modellen végrehajtott, geometriai és anyagi nemlinearitást figyelembe vevő analízis (GMNIA) segítségével végrehajtható a szerkezet, illetve szerkezeti részletek szilárdsági ellenőrzése és stabilitásvizsgálata. Ez az analízis módszer különösen hatékony eszköz lehet nehezen idealizálható, vagy más módokon nem vizsgálható összetett kialakítású szerkezeti részletek igazolása során.
Az AxisVM szoftver IMP modulja lehetőséget nyújt az imperfekciók figyelembevételére imperfekt geometria létrehozása révén, amelyet a felhasználó tetszés szerint a kihajlási alakok skálázásával és szuperponálásával állíthat elő. A tökéletlenségből származó másodrendű hatások imperfekt geometriával futtatott, geometriailag nemlineáris analízissel vehetők figyelembe.
Követelmények / ajánlások
- kihajlási alakok alapján előállított imperfekciók figyelembevételéhez NL vagy PNL jelű konfiguráció szükséges (pl. NL1S, PNL3P)
SZABVÁNYOK
Az IMP modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- kihajlási alakok skálázása és szuperpozíciója
- oszlop, gerenda, fal és födém elemek alkalmazott vasalásának exportálása
- oszlop, gerenda, fal és födém elemek statikai vázának importálása
- változások automatikus felismerése és követése
RÉSZLETEK
HELYETTESÍTŐ IMPERFEKCIÓ ÖSSZEÁLLÍTÁSA
A kihajlás vizsgálat futtatása során kapott alakokból összeállítható a kívánt imperfekt alak, akár több teheresetből is. Az imperfekcióhoz megadható az elmozdulás komponens, valamint kihajlási alakonként a maximális elmozdulás. Az előállított imperfekt alakok hozzáadhatók a teherkombinációkhoz.
AZ IMPERFEKT MODELL GEOMETRIAILAG NEMLINEÁRIS VIZSGÁLATA
Az imperfekt geometriával futtatott, geometriailag nemlineáris számítással kapott igénybevételek a tökéletlenségből eredő másodrendű hatásokat is tartalmazzák. Elmozdulásvezérelt számítással a stabilitásvesztés módja is megvizsgálható. Képlékeny anyagmodell és imperfekció együttes alkalmazásával végeselemes szimuláció alapú tervezésre is lehetőség nyílik.
Általános leírás a modul használati területeiről
Az építési fázisok figyelembevétele különösen fontos lehet a tervezési folyamat során, amennyiben a végleges állapothoz képest a szerkezet statikai váza változik, vagy a szerkezeti elemek jelentősen eltérő terhelési viszonyoknak vannak kitéve építés közben (PL. építési anyagok deponálása, daruk, ideiglenes megtámasztások, beemelés, stb.). Ezen hatások és körülmények elhanyagolása jelentős hibához és a szerkezeti megfelelőség helytelen értékeléséhez vezethetnek.
A hagyományos megközelítés szerint gyakran egy tartószerkezeti modellt készítünk, amely minden szerkezeti elemet tartalmaz. A végeselemes analízis során ezen a modellen számítjuk az összes teher hatását, ennek következtében a valóságostól eltérő igénybevételek alakulhatnak ki a modellben. Ilyen lehet például egy többszintes vasbeton épület esetében, amikor a felsőbb szintek elemeiben normálerők, nyíróerők és hajlítónyomatékok ébrednek a földszinti pillérek és gerendák önsúlyából. A valóságban a földszinti elemek önsúlyából keletkező alakváltozások nagyrészt korábban lezajlanak és nem okoznak feszültségeket a felső szintek elemeiben. Hasonló eset, amikor lágyabb megtámasztási viszonyok esetén az alsóbb szinten található födémek önsúlyából keletkező süllyedés különbségek befolyásolják a felsőbb szinteken készülő födémek igénybevételeit és vasalását.
Az építési folyamatok modellezése megoldást jelenthet a feljebb felsorolt problémákra. Ebben az esetben az egyes építési fázisoknak megfelelő részmodelleket külön futtatjuk és az eredményeket összegezzük. Ennek következtében fázisról fázisra figyelembe tudjuk venni ha egy elemet megépítettek, elbontottak, vagy éppen megerősítettek. Ezen túlmenően számítani tudjuk az építés közbeni terhek és a megváltozott statikai váz hatását.
Az építési folyamatok modellezésén kívül a modul segítségével lehetőség van:
- bontási folyamatok modellezésére
- részben lebontott és megerősített szerkezet vizsgálatára
- szerkezeti megerősítések és kiváltások vizsgálatára és a megerősített szerkezet igazolására
- szerkezeti károsodás vizsgálatára (pl. korrodált acélszerkezet ellenőrzésére)
- progresszív tönkremenetel vizsgálatára
- hídbetolás vizsgálatára
Követelmények / ajánlások
- Nincs követelmény
SZABVÁNYOK
Az STG modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- építési, illetve bontási folyamat modellezése
- számos további felhasználási lehetőség (szerkezeti megerősítés, szerkezeti károsodások figyelembevétele, progresszív tönkremenetel vizsgálata, hídbetolás, stb.)
- a statikai váz, illetve a szerkezeti elemek tulajdonságai is módosíthatók építési fázisok között
- építés közbeni állandó és ideiglenes terhek használata
- a legfontosabb méretező modulok valamennyi építési fázisban elérhetőek
- kezdeti állapot figyelembevétele (például a talaj feszültségállapota)
- az építés közbeni állapotok eredményei rajzok és táblázatok formájában egyszerűen dokumentálhatók
- intuitív, könnyen elsajátítható felhasználói felület segíti a statikai tervezést
RÉSZLETEK
TÖRZSMODELL
Építési folyamat modellezése során a megszokott módon kell eljárnunk és megépítenünk a végeselemes modellt. Nincs szükség az építési fázisoknak megfelelő részmodellek létrehozására. Ez jelentősen meggyorsítja a modellezési folyamatot.
A létrehozott modellnek azonban tartalmaznia kell minden olyan elemet és terhet, amelyet az építési folyamat vizsgálata során figyelembe szeretnénk venni attól függetlenül, hogy a szerkezet végleges állapotában ezek az elemek és terhek jelen vannak-e. Ezt a modellt törzsmodellnek nevezzük. Az építési fázisok definiálása során a fázisban aktív elemeket ezen a modellen jelöljük ki.
A mellékelt ábra egy ideiglenes alátámasztásokkal megépített vasbeton szerkezet törzsmodelljét és a fázisoknak megfelelő állapotait mutatja.
ELMOZDULÁSOK ÖSSZEGZÉSE
Az építési, vagy bontási folyamat során jelentkező terheket táblázatos formában, a tehereset (tehercsoport) sornak és a kijelölt építési fázisnak megfelelő oszlopnak megfelelő cellába kattintással lehet megadni. A tehereseteket és a benne szereplő terheket előre, a törzsmodellen kell definiálni. Az építési terhek lehetnek állandó és ideiglenes terhek. Az állandó terhek jellemzően önsúly jellegű terhek, míg ideiglenes terhek lehet a munkások, a szerszámok, valamint deponált építési anyagok súlya. Ezekből a terhekből a szoftver az építési fázisokban mértékadó kombinációkat is képez.
ÉPÍTÉS KÖZBENI TERHEK
Az építési, vagy bontási folyamat során jelentkező terheket táblázatos formában, a tehereset (tehercsoport) sornak és a kijelölt építési fázisnak megfelelő oszlopnak megfelelő cellába kattintással lehet megadni. A tehereseteket és a benne szereplő terheket előre, a törzsmodellen kell definiálni. Az építési terhek lehetnek állandó és ideiglenes terhek. Az állandó terhek jellemzően önsúly jellegű terhek, míg ideiglenes terhek lehet a munkások, a szerszámok, valamint deponált építési anyagok súlya. Ezekből a terhekből a szoftver az építési fázisokban mértékadó kombinációkat is képez.
A SOIL modul a talaj és a felszerkezet közötti kölcsönhatás pontosabb modellezését teszi lehetővé. A kapcsolt modellen végrehajtott analízissel vizsgálhatók a keletkező süllyedések és ezáltal a talaj alakváltozásának szerkezetre gyakorolt hatása, valamint meghatározhatók a talajban ébredő feszültségek és alakváltozások is. A megadott fúrásminták alapján a program képes létrehozni egy testelemekből felépített talajmodellt, illetve a támaszok esetében automatikusan képes meghatározni a Winkler merevségeket.
A modul lehetőséget biztosít a talaj kezdeti állapotának figyelembevételére is (a talaj önsúlya és a talajra ható egyéb korábbi terhekből a talajban feszültség ébred, viszont az ebből származó alakváltozás már korábban lezajlott, a megadott talajmodell már a deformált állapotnak tekintendő).
SZABVÁNYOK
A SOIL modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- Fúrásminták megadása
- Rétegrend interpolálása a megadott fúrásminták alapján
- Hagyományos támaszelemek merevségének számítása az interpolált rétegrend alapján
- Talajmodell generálása testelemekből
- Talaj és szerkezet kölcsönhatásának vizsgálata
RÉSZLETEK
Fúrásminta megadása
A fúrásminta a modell globális terében egy adott térbeli pozíción felvett talaj rétegrend. A különböző pozíciókon megadott fúrásmintákat a program háromszögeléssel összeköti, mely egy fúrásminta hálózatot – terepmodellt alkot. Ennek alapján készíti el a program a rétegmodellt, melyből egy adott P térbeli pontban meghatározható az ottani rétegrend.
TALAJMODELL
A talaj és az épületszerkezet kölcsönhatásának pontosabb modellezését szolgálja a testelemekből felépített talajmodell, mellyel a talajban keletkező feszültségeloszlás és az alakváltozások is nyomon követhetők. Talajmodell megadásakor az épületszerkezetet nem csomóponti, vonalmenti vagy felületi támaszokkal támasztjuk meg, hanem magával a talajmodellel. Ilyenkor a pontalapokat, sávalapokat és a lemezalapokat valós fizikai méretükkel, talajjal érintkező tartományokként kell modellezni.
A talajmodell felépítéséhez legalább egy talajmodellezési tartományt kell megadnunk. Ez geometriáját tekintve a hagyományos szerkezeti tartományokhoz hasonló síkbeli poligon. A talajmodell a talajmodellezési tartomány alatt felvett, majd térbeli testelemekkel behálózott térrész, ahol a testelemek tulajdonságai a fúrásminták alapján meghatározott rétegmodellt követik.
3D VÉGESELEMEK
A talajmodellt alkotó testelemek alakja lehet három-, vagy négyszög alapú hasáb, illetve ezek keveréke, de van lehetőség tetraéder alakú testelemek alkalmazására is. A térfogati háló a felületi háló függőleges levetítésével készül. A három-, vagy négyszög alapú hasáb testelemek alkalmazásakor a rétegelfogyások kezelése elemzsugorítással történik, viszont a tetraéder hálózás esetén a tetraéderek mérete és számossága dinamikusan alkalmazkodik a helyi rétegvastagsághoz.
Talaj és szerkezet interakciójának vizsgálata
A térbeli talajmodell az ágyazási tényezőkön alapuló számításnál pontosabban képes követni a talaj és szerkezet kölcsönhatását, ezáltal a süllyedés különbségekből származó többlet igénybevételek pontosabban meghatározhatók. A szerkezet körüli talaj testelemekkel való modellezése esetén nincs szükség a talaj merevségének különféle elméleteken alapuló becslésére, valamint változó altalajviszonyok esetén a modell követni tudja a rétegződés változásából fakadó merevségi változásokat. A modul pont-, sáv- valamint lemezalappal alapozott épületek esetén egyaránt alkalmazható komplex, vagy nem járatos síkalap geometriák esetén is.