Úvod
Mimořádné situace vytvářejí náročné pracovní podmínky pro záchranáře USaR (Vyhledávací a záchranný odřad HZS do obydlených oblastí). Důležitým cílem je dosáhnout výrazného zkrácení času pátrací fáze USaR poskytnutím komplexních situačních řešení pro lepší detekci a lokalizaci uvězněných obětí s pomocí simulačních nástrojů pro predikci kolapsu konstrukcí, stejně jako celistvý mechanismus pro rozhodování, který zahrnuje operační postupy a zdroje příslušných aktérů.
Metodou extrémního zatížení konstrukcí (Extreme Loading for Structures - ELS) mohou statici správně simulovat, analyzovat a vizualizovat progresivní kolaps způsobený extrémními zatěžovacími situacemi, jako jsou zemětřesení, silný vítr, výbuchy, dynamické nebo rázové zatížení. Odborníci mohou také odhadnout zranitelnost konstrukce vůči progresivnímu kolapsu pomocí simulace selhání různých komponent a stanovení, zda bude výsledné zřícení částečné nebo úplné. Výztuž modelu, ocelové průřezy a detaily předpětí, které se obvykle předpokládají nebo zanedbávají, lze snadno přidat do modelu ELS, čímž se výrazně zlepší model a jeho výsledky. Účinky koroze v průběhu času lze uvažovat pomocí automatického vytváření trhlin, plastických kloubů a mechanismů porušení.
Zatížení, která lze použít, jsou v zásadě neomezená a lze je přidávat v souladu s multi-rizikovým přístupem postupným zatěžováním pro simulaci opakujících se nebo řetězících se událostí, jako jsou zemětřesení, požár, výbuch, náraz, tsunami, silný vítr a postupný kolaps. ELS může poskytnout přesnou simulaci a analýzu navržených demoličních plánů pomocí výbušnin, demoliční koule, tlačné nebo tažné síly nebo ruční demolice.
Nová metoda výpočtu s názvem AEM (Applied Element Method) kombinuje prvky metody diskrétních prvků (DEM) s metodou konečných prvků. Jednoduše řečeno, AEM dokáže automaticky modelovat kolaps od oddělení prvků až po konečný kolaps a predikci trosek. Metoda MKP je vhodná do okamžiku oddělení prvků, zatímco metoda DEM je vhodná po oddělení prvků. Během více než dvou desetiletí nepřetržitého výzkumu a vývoje se ukázalo, že AEM je jedinou metodou, která může sledovat chování konstrukce při kolapsu ve všech fázích zatížení zahrnujících elastické zatížení, vznik a šíření trhlin v materiálech slabých v tahu, plastizace výztuže a oddělení prvků, kolize prvků (kontaktu) a kolize se zemí a okolními konstrukcemi [1].
Cílem použití programů RFEM 6 a Blender s addonem Bullet Constraints Builder je získat grafické znázornění kolapsu modelu na základě simulace reálných fyzikálních dějů. RFEM 6 přitom slouží jako zdroj geometrie a údajů pro simulaci. Je to další příklad, proč je důležité mít naše programy tzv. BIM Open, aby bylo možné realizovat spolupráci napříč softwarovými doménami.
Implementace
Krok 1: Modelování v programu RFEM
Zde dostupný model v programu RFEM 6 (
3D ocelová konstrukce sila
) je použit jako případová studie pro simulaci kolapsu. V aktuální sekci je třeba definovat konstrukční geometrii, materiálové charakteristiky a okrajové podmínky (konstrukční podpory), které jsou znázorněny na obrázku 1.
For the next stage, the IFC format needs to be exported from RFEM and imported to Blender (Image 2).
Krok 2: Modelování v BCB Blender
- Download and install Software Blender verze 3.5 u. Software Blender verze 2.79 .
- Download and install Bullet Constraints Builder pro Blender verze 2.79 (Image 3).
- Download and install the Addon BlenderBIM pro aktivaci importu formátu .IFC do programu Blender verze 3.5 (Image 3). The option to import IFC model format is available only after activating the BIM add-on in Blender's settings (Image 4).
- Export the model as .OBJ format from Blender v. 3.5 a importujte ho do programu Blender verze 2.79 (Image 6).
- Classification of the elements of models into "groups" and dividing them by type – beams, plates, foundations, and so on. For these groups, you can add properties in the table and element group list (Image 7). In order to set the parameters for individual groups, preset values for basic types of materials in the table can also be used, such as for reinforced concrete and steel structures (Image 8).
- To set up the groups, it is important that the groups in the table are named the same as the groups created in the Blender model (Image 9).
- Here is the information for beams set up in Image 10.
- The surface information is shown in Image 11.
- The assumed boundary condition (support) and foundation information are shown in Image 12.
- Here, the information about the circular part is shown in Image 13.
- Also, the general settings information is illustrated in Image 14.
- Nyní lze nerušeně pokračovat: Časový průběh zemětřesení and introduce to BCB Blender 2.79 as shown in Image 15.
- The Minimum Size Limit value is defined as 1.50 in the discrete section (Image 16).
- To make sure that the Pre-processing Tools are included in the automatic mode, ensure that the box labeled "Run On Automatic Mode" in the header of the Pre-processing Tools is ticked. This will make the Pre-processing Tools part of the automatic mode (Image 17).
- It is recommended that you save the element configuration before moving on from this stage, as shown in Image 8. Every time the Blend file is opened, it will now be possible to reload the settings (Image 18).
- The simulation's progress can be monitored via the system console window (Image 19), which should be kept open at all times. The system monitor can also be used to gather helpful data while troubleshooting, and then Press the "A" key on your keyboard to pick the complete model.
- After that, you need to press Build (Image 20), which will automatically run the Pre-processing tools before running the simulation.
- And finally collapsed model is shown in Image 21. Pro finální vykreslení můžete opět použít nejnovější verzi Blenderu. Pod tímto článkem najdete ukázku našeho výsledného souboru s kolapsem v programu Blender 2.79 a souboru s nastavením pro renderování finální animace v programu Blender 3.5.
Závěr a výhled
V aktuálním článku databáze znalostní jsme popsali postup grafického znázornění kolapsu modelu na základě reálných fyzikálních vlastností pomocí programů RFEM 6 a Blender s addonem Bullet Constraints Builder. RFEM 6 přitom slouží jako zdroj geometrie a údajů pro simulaci. Je to další příklad, proč je důležité mít naše programy tzv. BIM Open, aby bylo možné realizovat spolupráci napříč softwarovými doménami.
