Simulacije i strukturna analiza u arhitekturi, inženjerstvu i građevini

Simulacije i strukturna analiza u arhitekturi, inženjerstvu i građevini

Kada govorimo o građevinarstvu, u većini slučajeva prva pomisao odnosi se na građevine kao što su moderni hoteli, poslovni prostori i gradska naselja. Pri tome nikako ne smijemo zanemariti objekte poput mostova, brana i tunela koji imaju izravan utjecaj na život općenito i svakodnevno funkcioniranje svijeta kakav poznajemo. Inovativne tehnologije, uz podršku suvremenih programskih rješenja, omogućuju realizaciju ideja u fizičke objekte poput podvodnih hotela, hiper-petlji i objekata koji su napravljeni pomoću tehnologije 3D printanja.

Osnovni cilj svakog projekta je uspostaviti ravnotežu troškova, vremena izgradnje i kvalitete. Veliki i složeniji građevinski projekti gotovo uvijek se susreću s problemima prekoračenja planiranih troškova i probijanja zadanog roka izgradnje.  Već prilikom razvoja koncepta i idejnog rješenja, osim što je potrebno zadovoljiti zadane uvijete, potrebno je otkriti i moguća strukturna opterećenja, voditi računa o načinu montaže, logistiki, zavarenim spojevima te ojačanjima kako bi cjelokupan projekt bio što isplativiji, a održavanje što bezbolnije.

Veliki i složeniji projekti zahtijevaju realistične simulacije koje će obuhvatiti preciznu geometriju modela, karakteristike materijala i prikaz ponašanja objekta tijekom vremena kako bi se što preciznije predvidjeli troškovi izgradnje i održavanja.


Primjena programskog rješenja za simulacije

Proračun strukturnih i geometrijskih konfiguracija može se koristiti u analizama predviđanja ponašanja materijala, raspored napona i deformacija. Nakon ovih analiza i simulacija, predviđene vrijednosti mogu se prikazati kroz dijagrame i matematičku analizu, na osnovu čega inženjeri mogu odrediti mehaničke karakteristike materijala i odrediti mogućnosti primjene.

Simulacije daju podršku kroz sve faze građevinskog projekta, konceptualnog i arhitektonskog dizajna, inženjerske konstrukcije kao i prilikom izgradnje samog objekta. Alati za simulacije i analize, kao i alati za vizualizaciju građevinskih objekata, značajno olakšavaju cjelokupni proces izvođenja projekta. Za osnovne proračune građevinskih konstrukcija postoje različita programska rješenja koja zadovoljavaju statičke i osnovne dinamičke proračune. Međutim, za izračun složenijih analiza dinamičkog karaktera, poput dinamike cijele konstrukcije prilikom zemljotresa, koriste se naprednija programska rješenja.

Tako se za složenije proračune, multifizikalne nelinarne probleme poput analize oštećenja strukture, termalne i dinamičke analize ili pak analize difuzije koristi  SIMULA Abaqus. Structure Design je SIMULA Abaqus modul u okviru 3DEXPERIENCE platforme koji je posebno razvijen kako bi se inženjerima i arhitektima omogućila vizualizacija idejnog modela i analiza simulacija. Modul kreira, analizira i povezuje više aplikacija na način da više korisnika istovremeno radi na jednom modelu te na način da se bilo koja promjena na nekoj od komponenti ažurira u sustavu.


Primjeri upotrebe programskih rješenja za simulaciju u građevinarstvu


Analiza deformacije mosta



Prvi korak u nizu je kreiranje 3D modela objekta čije je konstruiranje podržano kroz programsko rješenje CATIA. Nakon toga se opterećenja, ograničenja, kreiranje mreže, kao i određivanje graničnih vrijednosti nastavlja u programskom rješenju SIMULIA, a sve u istom 3DEXPERIENCE okruženju. Jedan od primjera je na slici niže koja prikazuje analizu opterećenja mosta metodom konačnih elemenata. Vrijednosti deformacija, koje su nastale u zadanim uvjetima, prikazane su kroz brojčane vrijednosti i paletu boja.

Rezultati analize deformacije mosta u SIMULIA Abaqus-u Prikaz analize deformacije mosta nastalih pri zadanim vrijednostima opterećenja

Analiza naprezanja i opterećenja zgrade



Programsko rješenje SIMULIA, u okviru 3DEXPERIENCE platforme, omogućuje modeliranje i simulacije realnih uvjeta u kojima se nalaze građevinski objekti. Slika niža prikazuje analizu naprezanja i opterećenja zgrade s 25 katova koja je izgrađena kao rešetkasta konstrukcija. Na slici je prikazano okomito opterećenje uslijed utjecaja sile teže. 
Primjer analize opterećenja zgrade u SIMULIA Abaqus
Prikaz okomitog opterećenja zgrade uslijed utjecaja sile teže




Programsko rješenje SIMULIA Abaqus omogućuje analizu opterećenja prikazanih u određenom vremenu. U obzir uzima zamor i oštećenje materijala koje nastaje tijekom vremena. Na ovaj način se može realnije sagledati ponašanje konstrukcije tijekom njenog životnog vijeka. Ovakve analize u konačnici omogućuju realnije definiranje polaznih karakteristika kako bi se produžio životni vijek građevinskog objekta.

Analiza deformacija u SIMULIA AbaqusPrikaz deformacija dobivenih analizom u SIMULA Abaqus programskom rješenu 

Razvoj novih građevinskih objekata, kao i materijala, od samog početka projekta treba biti prilagođen okruženju, kao i biti funkcionalan te siguran za korištenje. Kako se tijekom vremena uvjeti i okruženje mijenjaju, potrebno je na vrijeme osigurati određenu fleksibilnost i mogućnosti dorade kako bi se mogle realizirati ukoliko se stvore realni uvjeti za to. Svaka pogreška i potencijalno oštećenje može značajno produžiti vrijeme izgradnje, kao i povećati troškove, te je neophodno analizirati i simulirati građevinski objekt tijekom svih faza projekta.


Kontaktirajte naše inženjere za više informacija