dlubal esettanulmányok

A Dlubal végeselem rendszerről tudtuk, hogy jó rendszer, de szerettük volna egy konkrét, élő példán megvizsgálni a szolgáltatást, és ezzel együtt megfelelően kezelni a rendszert . Ehhez egy nyugat-magyarországi vállalat  most építendő csarnokát vettük, amelyet kiszámoltunk egy magyar acélszerkezet elemzésre fejlesztett szoftverrel is és a Dlubal RFEM Steel csomagjával.

Kiindulás

A Dlubal előnyeit a nemzetközi sajtó elsősorban a könnyű modellezésben, 3D-s elemzés szakszerűségében, illetve szabványoknak való jó és gyors megfelelésben tartja piacvezetőnek. Ezért a folyamat során ezekre külön figyelmet szenteltünk. Ennek megfelelően elkészítettük egy normál 2D-s keretként a számítást, majd felépítettük a 3D-s modellt, elvégeztük a különböző teher esetek szerinti teherbírás számítást, vizsgáltuk a szerkezetet kihajlásra, horpadásra és legvégül a szerkezet optimalizálás funkciót is használtuk.

alaprajz

Lőrincz Csaba, statikus egy változó keresztmetszetű hegesztett tartót álmodott meg az építész és a megrendelő instrukciói alapján. Csaba elvégezte a számítást a konkurens rendszerben is egy 2D-s keretre, ahol a terheket ő előre kiszámolta.  Ezeket a terheket vettük figyelembe a Dlubal 2D-s számolásnál is, itt nem használtuk a szoftver teher meghatározó funkcióját.

Csarnok viszonylag nagy méretű (90*40 m, 9,5 m váll magasság, 16 keretállás), amelynek  nagy hosszai a kihajlásnál okoztak fejtörést, de Csaba ötlete alapján kreatívan lettek kezelve. A 3D-s modellezésnél bevezettünk egy egyszerűsítést. Mivel a csarnok egyik végén egy iroda tömb lesz, leválasztva és dilatálva a csarnoktól, ezt leválasztottuk és az innen érkező szélterhet kivettük a teher esetek közül.

Modellezés

A 2D-s modell felvétele egy 10 percet sem igénylő folyamat, ahol már a tengely felvétel során meg lehet adni a változó keresztmetszetet, osztani szakaszokra felső övet.

2D keret eredményei

2D keret eredményei

3D-s modellezésre 2 lehetséges út létezik, mind a kettőt kipróbáltuk.

  • Létezik egy csarnok varázsló rutin, amellyel 10 perc alatt meg volt az első komplex modell, igaz, a változó keresztmetszetet nem számunkra megfelelően kezelte, ezért mind a 14 állásnál be kellett avatkozni, módosítani a modellt.
  • Másik mód, ha először megszerkesztve egy keretállást, azt második lépésként rendszer  intelligensen (hosszmerevítőket, szelemeneket is létrehozva) megsokszorozza. Ekkor a teher eseteket nekünk kell felvenni (De ajánlott a sablon fájlba felvenni, akkor nem kell újra és újra), és a létező rutinokkal a szél, hó terhet gyorsan meghatározni.

Itt volt az első pont, ahol találkoztunk, hogy program nem magyar fejlesztés. Sok környező ország nemzeti kiegészítése fel lett dolgozva a terhek meghatározásánál, de hazánk hiányzik. Ha Ausztriába terveznénk, csak a helyet kell megadni, és program automatikusan gyártaná az összes teher esetet. Legegyszerűbb útnak az tűnt, hogy kiválasztottunk egy osztrák közeli helyet és pár paraméter átírási után elő is állt a MSZ szerinti teher, majd felvettük hazai “extrát”, a rendkívüli hóterhet és kész is voltunk. Vagy még sem.

 

IMG_1557

Mint kiderült a rendszer alapcsomagjában nincs benne a szeizmikus teher kiszámítása, ehhez szükséges a Dynam II, amely több módon (így magyar nemzeti kiegészítésnek megfelelően is) tudja a földrengés terheket meghatározni. Ha valaki nem kívánja ezt a modul használni, természetesen felveheti kézi úton is a terhet.

Számítás előtti utolsó lépés a kombinációk elkészítése. A csarnok varázsló ezt automatikusan megteszi, de kézi másolás esetén is van segítség. Bár elsőre természetesen elakadtunk és kérni kellett a fejlesztők segítségét, másodszorra mindkét  esetben kevesebb, mint 1 óra alatt értünk el a számításhoz.

Számítás

Ha mi nem kívánunk beavatkozni, akkor a program automatikusan elvégzi véges elemes háló generálást. Van egy ellenőrző funkció, amely megvizsgálja a statikai modell jóságát, stabilitását, és ha hibát talál, még a számítás előtt szól.

Csarnok hó tehereset

Csarnok hó tehereset

Maga a számítás egy iterációs eljárás (szerintem ezt minden végeselemes rendszerrel dolgozó számára ismert), így az időtartam sokban függ az iterációs paraméterektől. Elsőre kis értékek mellett 1-2 perc volt  számítás, de volt olyan paraméter, ahol közel negyedórát tartott a kiértékelés. Kihajlás vizsgálat számításról és optimalizációról később.

Eredmények

A 2D-s modell nagyon hasonló eredményeket hozott, mint az eredeti számítás, pár százalék  tért el, amit a külpontosság kezelése okozott. Sokkal izgalmasabb a 3D-s modell számítási eredménye. A vállban a szélső értékek pár százalékkal kisebbek lettek, amely befolyással lehet a felhasználandó anyag mennyiségre.

A program automatikusan  készít egy dokumentációt, ami alapból több 100 oldal. Ez már magyar nyelvű, bár sajnos vannak benne idegen nyelvű kifejezések. Ezt bárki javíthatja, illetve mindenki elkészítheti a saját szótárát. (Fejlesztő következő verzióra ígéri a teljes fordítást)

printout

Az alap dokumentáció minimális képpel, ábrával van ellátva, de egy-két lépéssel hozzáadhatók a képernyőre beállított nyomatéki ábrák, átnézeti képek, stb. Néhány próbálgatás után kiderült, hogy egyszer kell elkészíteni a kimenet (printout) sablonját, utána már tényleg csak modellt kell építeni, a program ontja a megfelelő dokumentációt. De egyszer valakinek át kell rágnia magát a sablon beállításain.

Kihajlás vizsgálat

A rendszer lehetőséget ad, hogy kiválasztva a kritikus keret állást, onnan átvegyünk minden adatot, csak az extra paramétereket kell megadni számítás  előtt. De ezek az extra paraméterek, amik művészetet jelentik. Megkérdezve a fejlesztőket, csak annyit válaszoltak, ez a mérnök döntése. Ezért döntöttünk, hogy mely módon vegyük figyelembe a kereszt övmerevítéseket, a szelemenek és bordás lemez hatását, és az alsó övlemez és szelemenek közé tett ferde támaszt, “piszkafákat”.

Kihajlás vizsgálat eredménye

Kihajlás vizsgálat eredménye

Rögtön jelzem, hogy volt olyan konzervatív szemlélet, ahol nem felelt meg a modell, de ha bizonyos szabadság fokokat definiáltunk, megfelelt a szabványnak, nem igényelt változást.

Optimalizálás

De a legszebb a végére maradt. Lehetőség van az első eredmény után az EC3 modulban egyes paraméterek fix értékének feloldására. Többet is lehetne feloldani, de az nem ajánlott, végtelen hosszú lesz a számítás (csak egyszer próbáltam). A nem kihasznált szakaszoknál megadtam, hogy vastagsága milyen 2 érték között mozoghat, és rendszer kiszámolta az optimálisat. Majd az öv szélességet parametrizáltam, azzal végeztem el az optimalizálást. Ennek a modulnak okos használatával jelentős anyag mennyiség spórolható meg.

optimalizálás képernyő

optimalizálás képernyő

Tanulságok

Bár még mindig nem ismerjük jól a szoftvert, nincsenek meg benne a magyar nemzeti kiegészítések, de így is pillanatok alatt lehet elindulni, modellt építeni, számítani. Ott, ahol ipari mennyiségben van munka, valószínű nem lehet kérdés a Dlubal hasznossága. Most egy acélszerkezetre végeztük el az esettanulmányt, de létezik vasbeton, alumínium, üveg és faszerkezet kiegészítése. Ez utóbbi miatt ajánlom a nemzetközi referenciákat átnézni, fantasztikus épületek statikai számításairól lehet olvasni.

Tartó a gyárban

Tartó a gyárban