digitalBau come incontro di settore
Nel febbraio 2020, si è svolta a Colonia, in Germania, una nuova fiera sulla "Digitalizzazione nelle costruzioni". Dopo molti anni difficili per le tipiche fiere di software per l'edilizia, questo è il primo riposizionamento di successo di una fiera in questo settore. In particolare, questo evento si è concentrato esclusivamente sul software e, pertanto, questa attenzione del settore non è stata persa tra le altre presenze di produttori indipendenti. Questo è stato un incontro molto atteso per tutti i noti produttori di software nel settore delle costruzioni con particolare attenzione all'analisi strutturale e alla progettazione. Se hai seguito da vicino gli sviluppi negli ultimi anni, hai visto le tendenze; digitalBau è stata anche una buona opportunità per realizzarlo.
Il Building Information Modeling diventa sempre più importante
Da oltre 20 anni, gli ingegneri civili hanno studiato come utilizzare le opzioni digitali per rappresentare l'intero ciclo di vita degli edifici. Solo ora sembra che più di pochi pionieri stiano lavorando con esso. Inoltre, gli ingegneri strutturisti riconoscono anche questo argomento come un'opportunità per acquisire nuovi clienti, lavorare in modo più efficiente e presentare il loro studio di ingegneria come innovativo e all'avanguardia. Quest'ultimo punto non è da sottovalutare quando si tratta di assumere ingegneri specializzati difficili da trovare e di trattenerli per un periodo di tempo più lungo.
Le nuove versioni del software includono più strumenti per lavorare meglio con i dati 3D e per comunicare digitalmente. Questo è stato preceduto da diversi anni durante i quali gli architetti hanno imparato ad apprezzare i vantaggi dei gemelli digitali. Contribuiscono a creare visualizzazioni interessanti ed eseguire stime dei costi in modo rapido e preciso. Una volta che i modelli 3D sono stati creati, si desidera utilizzarli per altre attività, come l'analisi strutturale e la progettazione.
Perché ricominciare dall'inizio quando è possibile importare i modelli con l'interfaccia Open BIM certificata? Queste sono state le idee finora. Tuttavia, è ormai risaputo che un modello di calcolo digitale è fondamentalmente diverso da un modello 3D creato dall'architetto, anche se a prima vista sembra lo stesso. Sebbene si basi sulle dimensioni e sui dati del modello del gemello digitale, non contiene necessariamente le informazioni su vincoli esterni, cerniere e, ad esempio, i carichi associati e le combinazioni di carico che sono essenziali per un calcolo. Inoltre, il modello di analisi contiene notevoli semplificazioni, senza le quali nessun calcolo efficiente sarebbe possibile anche oggi. Ad esempio, nel modello BIM, tutti i componenti strutturali sono descritti come solidi.
Nel modello di analisi strutturale, tuttavia, gli elementi solidi sono usati raramente nei calcoli. Invece, le colonne e le travi sono modellate come elementi finiti 1D (cioè con un nodo iniziale e finale e una linea in mezzo). La rigidezza dell'elemento è descritta dai valori della sezione trasversale e dalla lunghezza della linea. Pertanto, le geometrie dei solidi 3D degenerano in semplici modelli wireframe. Ciò, a sua volta, significa che le linee centrali e le superfici di colonne, travi, soffitti e pareti non sempre si incontrano in un nodo o in una linea; quindi, puoi facilmente arrivare al modello wireframe menzionato. Invece, la posizione delle linee di azione strutturali deve spesso essere spostata e definita in modo più preciso al fine di ottenere un modello di analisi coerente e meshable.
Poiché ciò richiede conoscenze ingegneristiche, non può sempre essere completamente automatizzato dal software e può richiedere molto tempo. Il software BIM all'avanguardia mostra questo problema ed entrambi i modelli, incluso il modello strutturale, sono disponibili. Strumenti speciali allungano, accorciano o trovano punti vicini e li definiscono come nodi strutturali. Se questi modelli strutturali vengono trasferiti al software di analisi strutturale nel passaggio successivo, è necessario un formato di scambio comune. Questo non deve essere necessariamente il formato IFC indipendente dal produttore. Esistono diversi formati e interfacce dirette tra il BIM e il software di analisi strutturale, in cui i dati vengono importati direttamente da un programma all'altro senza un file intermedio.
Nuove soluzioni digitali per le simulazioni dei carichi del vento
Una volta che il modello è stato importato nel software di analisi strutturale, è necessario rifinirlo ulteriormente. Oltre ai vincoli esterni, alle cerniere e ad altri parametri meccanici, l'applicazione del carico è un grande passo avanti. Nell'approccio tradizionale, le ipotesi di carico sono fatte e inserite nel modello analitico come carichi di aste o di superfici. Per le forme di edifici regolari, le norme di carico indicano quali carichi è necessario applicare. L'applicazione di carichi da peso proprio, carichi imposti e da neve di solito causa solo pochi problemi. La situazione è diversa per i carichi del vento. I flussi del vento e le turbolenze sono regolati solo per semplici oggetti da costruzione. Anche le cose più comuni, come abbaini, gronde, tettoie o edifici parzialmente aperti possono portare rapidamente a situazioni in cui non è chiaro se siano presenti o meno carichi di aspirazione o compressione e quanto siano grandi. Tuttavia, con la possibilità di pianificare digitalmente, potresti voler progettare forme di edifici architettonicamente sofisticate e stravaganti. Anche se le ipotesi di carico possono essere fatte qui, è molto ingombrante e richiede molto tempo per applicarle. Come per l'utilizzo dell'analisi strutturale per simulare i flussi del vento, è anche possibile utilizzare i metodi FEA, che sono solitamente utilizzati, ad esempio, nell'ingegneria meccanica per l'analisi dei flussi. È ovvio utilizzare simulazioni digitali per i flussi del vento e per determinare le pressioni del vento sugli edifici.
Pertanto, la simulazione dei carichi del vento è stato un argomento importante allo stand della società di software di analisi strutturale e progettazione Dlubal alla fiera digitalBau di Colonia, in Germania. Il programma corrispondente, RWIND Simulation, può essere interpretato come una galleria del vento digitale. Ciò che altrimenti viene analizzato su modelli di replica in una delle poche gallerie del vento in Germania in un modo che richiede tempo e denaro, ora può essere analizzato molto più rapidamente. I modelli digitali, poiché sono già disponibili quando si utilizza il metodo BIM, vengono importati nel software e possono quindi essere visualizzati con un alto livello di dettaglio. Inoltre, la topografia dell'ambiente circostante e degli edifici adiacenti è importante nelle simulazioni del vento. Questi possono essere ulteriormente importati e allineati rispetto all'edificio. Le norme pertinenti specificano le velocità di base del vento e le turbolenze da applicare nei diagrammi. È possibile definirli nel software come un profilo del vento verticale a seconda della norma. La simulazione dei flussi del vento da diverse direzioni inizia con queste specifiche. Di conseguenza, otteniamo visualizzazioni animate dei flussi e delle velocità del vento, nonché delle pressioni risultanti sulla superficie della struttura, che può quindi essere utilizzata come carico strutturale.
La galleria del vento digitale può essere utilizzata in modo ancora più efficace in combinazione con il software di analisi strutturale RFEM. I modelli di analisi 3D possono essere trasferiti direttamente alla galleria del vento digitale. Al termine della simulazione, i carichi vengono trasferiti automaticamente come caso di carico strutturale. Quando si utilizza un software CFD come RWIND Simulation, una parte significativa dell'analisi strutturale viene portata a un livello completamente diverso. Le ipotesi di carico basate su CFD offrono l'opportunità di determinare azioni di carico più realistiche e possibilmente più economiche e più sicure per le strutture di supporto. L'utilizzo di modelli 3D nell'analisi strutturale e nella simulazione del vento consente di risparmiare tempo durante l'inserimento dei carichi del vento. D'altra parte, c'è la discrepanza che le applicazioni di carico basate sulle norme di carico non corrispondono ai carichi determinati numericamente dall'analisi CFD. Ciò solleva dubbi, specialmente se il livello di carico è inferiore. Qui sono necessari calcoli di riferimento e convalida dei risultati numerici rispetto a benchmark noti.
Tuttavia, si può anche sostenere che i veri test in galleria del vento rappresentano la realtà solo approssimativamente a causa dei modelli molto ridotti, degli errori di misurazione e della distribuzione dei sensori. Inoltre, è difficile determinare l'elasticità degli edifici in un vero test in galleria del vento. Le soluzioni numeriche offrono un grande potenziale qui. Inoltre, le norme di carico sono metodi molto semplificati, che di solito sono considerati uno strumento sicuro. Entrambi i metodi di determinazione del carico - test in galleria del vento reale e metodi semplificati della norma di carico - rappresentano quindi solo approssimazioni della realtà. Pertanto, i carichi determinati tramite CFD e RWIND sono almeno una buona alternativa e aiutano l'utente a comprendere le condizioni reali. Questo è un buon esempio di come il settore delle costruzioni può trarre vantaggio dalla digitalizzazione e dal BIM, nonché da prodotti innovativi e nuovi. Oltre all'architettura e al modello di analisi, è richiesto un modello digitale del vento. Speriamo che le circostanze legali e i metodi di verifica dell'analisi strutturale saranno adattati alle nuove possibilità e modelleranno attivamente il progresso tecnico.
Servizi basati su cloud
Un altro argomento spesso discusso è l'utilizzo di servizi basati su cloud per l'analisi strutturale e la progettazione. Tuttavia, non si tratta solo di salvare i dati sui server, ma anche di fornire informazioni sul web e il suo utilizzo automatizzato. In relazione all'analisi strutturale, ci sono già molti esempi in cui i calcoli possono essere eseguiti sull'anima. Un esempio di come la pianificazione strutturale può trarre vantaggio dai servizi basati su cloud è lo strumento Geo Zone di Dlubal Software. Questo servizio include mappe di zonizzazione per determinare rapidamente carichi da neve e velocità del vento, nonché dati sismici e tornado per molti paesi in tutto il mondo.
Le azioni da tsunami, temperatura, pioggia e ghiaccio sono attualmente in fase di sviluppo. Le mappe di zonizzazione si basano sulle mappe digitali di servizi di mappe online come Google Maps e OpenStreetMap. Le rispettive norme sono disponibili per ogni paese. Un numero limitato di richieste è disponibile gratuitamente. Dopo l'accesso, l'accesso a tutte le mappe di zonizzazione è attivato. È disponibile un'applicazione web aggiuntiva per il trasferimento automatizzato dei dati da siti web di terze parti per qualsiasi luogo. In questo modo, il servizio può essere incluso anche in altre applicazioni.
Inoltre, è possibile utilizzare le tabelle delle sezioni trasversali online. In precedenza, dovevi aggiornare regolarmente i documenti o ottenere le proprietà delle sezioni trasversali in forma stampata, ma ora puoi accedere alle ultime versioni online. Non sono disponibili solo le sezioni trasversali standard, ma anche le forme delle sezioni trasversali che è possibile inserire tramite le dimensioni. Pertanto, il servizio online offre molto di più di un libro da tavolo stampato immutabile.
I programmi FEA e i progetti calcolati con essi a volte sono così complessi che in alcuni casi è necessario un contatto intenso con il produttore del software. Anche in questo caso, c'è una tendenza verso incontri di formazione e supporto online più spontanei. Come nella vita privata, il team di supporto e gli utenti possono essere contattati direttamente, almeno per semplici domande iniziali. Ora, questo va ben oltre la solita richiesta e-mail e puoi utilizzare le funzioni di commento nei canali di social media come Facebook e Instagram per contattare l'azienda. Alcuni produttori offrono anche funzioni di chat sui loro siti web che utilizzano l'intelligenza artificiale per cercare automaticamente possibili risposte alle domande poste. Se prima prenotavi un corso di formazione che includeva un viaggio di più giorni, ora puoi ampliare le tue conoscenze sul canale YouTube con un webinar registrato o un evento per i clienti.
I siti web, ad esempio Dlubal Software, sono stati sviluppati in un portale di analisi strutturale completo. Oltre a un forum tradizionale, ci sono numerose domande frequenti (FAQ) che aiutano gli utenti a risolvere i problemi al di fuori dell'orario di ufficio. La competenza su argomenti specifici è fornita da articoli tecnici. Tutto il contenuto è disponibile gratuitamente e, inoltre, è possibile sfruttare le ampie opzioni di ricerca per trovare l'articolo pertinente.
