Поддержка и обучение

Полуавтоматическая сетка КЭ или о том, как дакковцы расчетную схему создавали

21 Ноября 2013

Мы в ООО «ДАКК» к сетке КЭ предъявляем следующие требования: регулярность, сгущение на опорах, максимально возможная ортогональность, примерный размер КЭ в пролете 500мм х 500мм. Эти требования обусловлены адекватностью результатов расчета (самое важное), а также удобством редактирования (добавления балок, вырезания отверстий) и удобством последующей работы с изополями при армировании плит.

Так как автоматические триангуляторы не выполняют наших требований, мы “набираем” сетку вручную. Трудоемкость ручной триангуляции зависит от сложности контура этажа и количества уникальных этажей (с точки зрения сетки – чаще всего отличие контуров). Таким образом, на “набор” здания уходит от полу дня (для 9ти этажной “коробки”: 1 уникальный этаж прямоугольного очертания, Рис.1, а) до 2х дней (для 24х-этажки нестандартной формы: 4 уникальных этажа с ломаным контуром, Рис.1, б).

Рис.1


Недавно предстала перед нами задача другого уровня – не просто необычный контур, а настоящий полет архитектурной фантазии. Здание имеет криволинейный контур не только в плане (Рис. 2, а), но и в разрезе (Рис. 2, б), таким образом при использовании обыкновенных вертикальных колонн накапливался вылет консоли до 4,5м – почти нереальная величина для непреднапряженного железобетона. Поэтому было принято конструктивное решение с применением наклонных колонн (Рис. 3). Таким образом, каждый из 30 этажей имеет индивидуальный контур (вылет), к тому же каждый второй этаж имеет индивидуальное размещение колонн в плане.

Рис.2

Рис.3


В ситуации, в которой мы оказались, действовать как обычно означало: затриангулировать вручную “всего лишь” 30(!) уникальных этажей, и быстро набрать из них высотку. Трудоемкость стандартного подхода возросла раз этак в 10, а ведь это даже не стадия «П», нужно просто проверить на реализуемость.

Так как целью было лишь “пощупать” напряжения, требования к сетке КЭ снизились, и теперь регулярность стала необходимой только на опорах, а в пролете вполне устроит и автоматическая “паутина”. И тут вспомнили мы о современных технологиях, описанных в блогах, а именно о Revit. Логика была следующей в Revit набрать такую схему удобно и быстро, далее программами семейства Revit схема автоматически триангулируется, и экспортируется в ЛИРУ. Вроде как все просто. И действительно, через 3 часа каркас готов, все конструктивные элементы соединены, ну КРАСОТА (Рис. 4), даже на стену повесили. Только вот, аналитика стен не везде подружилась с таковой присоединенных перекрытий, и чего-то на колонны ругался (Рис. 5) (может, чего-то не так сделали).

Рис.4


Рис.5


Не найдя решения проблемы попробовали триангулировать прямо так. Недоразумение между стенами и перекрытиями было устранено наложением кинематических связей (аналог объединения перемещений), только для нас это не годится. Да и ни какой регулярности на опорах не видно, ее можно добиться путем добавления линий, но учитывая их количество и форму ядра жесткости – трудоемкость подхода возрастает в разы. Эх, а ведь в AutoCADе регулярность делается удобнее и быстрее…

Evrika! (а ведь еще вначале была идея) - не все же меняется (!), а только удаление рядов колонн от ядра, да масштаб контура перекрытия. Ядро – вообще постоянно (на то оно и ядро). Итак, регулярность на опорах достигается ручной триангуляцией, а образовавшиеся пустоты зашиваем автоматическим триангулятором в ЛИРЕ. Спустя 2 часа сетка над ядром и рядами колонн затриангулирована в AutoCAD (при помощи 3DFACE) (Рис. 6).

Рис.6


Так как ряды колонн меняют свое расположение относительно ядра, а перекрытие свой масштаб – создаем соответствующий динамический блок. В редакторе блоков задаем два линейных параметра с одной ручкой в каждом: один для контура перекрытия, другой для рядов колонн. Для параметра перекрытия задаем действие масштабирования (Рис. 7, а), а для рядов колонн назначаем перемещения, каждому ряду в своем направлении (Рис. 7, б).

Рис.7


Теперь по АР заданию создаем образующие для колонн и контуров перекрытий, и копируем по высоте наш блок, притягивая ручки к образующим (Рис. 8). У нас уже есть контур здания и регулярность сетки на опорах, можно экспортировать в ЛИРУ (Рис. 9).

Рис.8


Рис.9


В ЛИРЕ добавляем АЖТ, колонны, стены (Рис. 10), и конечно же зашиваем пустоты. Для этого используем функцию триангуляции контура с пустотами. Указываем точку плоскости (XOY) и попадаем в меню триангулятора. Так как контур без выступов, а при задании существующих элементов как внутреннего контура (чтоб не дублировались) новые элементы не всегда к ним пришиваются, сразу выбираем «Триангулировать контур», после чего программа сама определяет контур и входящие внутрь узлы. Задаем параметры триангуляции и сетка готова (Рис. 11). Но есть и “мусор” – элементы созданные по узлам существующих элементов дублируют таковые, поэтому, для большего удобства, новые элементы рекомендуем создавать с отдельной жесткостью.

Рис.10


Рис.11


Большую часть “мусора” устраняем с помощью упаковки схемы, а тех кто совпал не полностью, и как следствие не “упаковался”, отлавливаем вручную (Рис. 12), пожалуй самый трудоемкий этап.

Рис.12


После того как схема очищена меняем жесткость созданным элементам, вырезаем отверстия по заранее заготовленным элементам и схема готова (Рис. 13-15). Задаем нагрузки, ставим на расчет.

Рис.13


Рис.14


Рис.15


Резюмируя, хочется остановиться на насущном – на трудоемкости:

Ручной метод
(AutoCAD)
Автоматический метод
(Revit)
Полуавтоматический метод
(AutoCAD + LIRA SAPR)
Каркас - -
Автоматическая триангуляция - 5мин. 20сек × 30 этажей=10 мин
Ручная триангуляция более 32ч -
Набор высоты - - 30 мин
Корректировка схемы - более 5 ч 3мин × 30этажей=1ч 30мин
Прочие операции около 1ч около 1ч около 1ч
Коэффициент на чай 1,1 1,1 1,1
ИТОГО более 36ч более 10 часов около 6 часов


Рис.16
Как видно предложенный метод позволяет достаточно быстро получать первые результаты из вполне адекватной схемы для зданий любой сложности.

Также ускоряет получение результатов и современный конечно-элементный решатель ЛИРЫ: теперь существенное время занимает только нелинейный и динамический расчет конструкций, это позволяет не переживать по поводу размера задач. Таким образом, линейный расчет представленной задачи, на 290тыс. (!) элементов, проходит всего за 9мин (!) (Рис. 16).


ООО «ДАКК»


Возврат к списку



Romanich9 декабря 2013 в 01:38 # Жалоба
0
"далее программами семейства Revit схема автоматически триангулируется"

Это какие программы? Наверное Revit Vasari )))) И кстати, судя по рис.5 неудивительно что ничего не получилось .
ответная реплика

Журнал LiraLand

ЛИРА-САПР 2013 R5*

свободно распространяемая версия
включает САПФИР 2015

подробнее

Хотите первыми узнать о выходе новых версий, проводимых семинарах и акциях?

@

Следите за нашими новостями в социальных сетях