Automatyzacja modelowania połączeń stalowych
Aby przyspieszyć proces projektowania i być bardziej konkurencyjnym, jeden z naszych klientów, ENECA – firma inżynieryjno-doradcza z Białorusi, postawił na właściwe rozwiązanie – automatyzację modelowania połączeń stalowych. Główny Inżynier Projektant Działu Konstrukcji Stalowych ENECA, Andrei Auchynnik, napisał interesujący wpis na blogu o procesie wyboru narzędzia. Ujawnia w nim powody, dla których wybrali właśnie IDEA StatiCa, oraz jakie korzyści przynosi to rozwiązanie ich projektantom konstrukcji.
Dostrzegamy wiele podobnych wzorców w procesie decyzyjnym ENECA na całym świecie, dlatego postanowiliśmy podzielić się ich doświadczeniem i punktem widzenia na temat tego, jak i dlaczego zdecydowali się używać IDEA StatiCa w swoim procesie projektowania.
Za zgodą ENECA prezentujemy oryginalny wpis również na naszych stronach.
O firmie ENECA
ENECA to firma inżynieryjno-doradcza z Białorusi. Od ponad 16 lat świadczy profesjonalne usługi wielobranżowe dla projektów nowej budowy i modernizacji. Działając w sektorze AEC, opracowujemy studia wykonalności, projekty podstawowe i szczegółowe, świadczymy usługi inżyniera kontraktu, a także wykonujemy prace ekonomiczne i środowiskowe. Głównymi sektorami firmy od jej założenia są energetyka, przemysł i komercyjne nieruchomości. Specjaliści ENECA wykonują również prace w zakresie budownictwa mieszkaniowego, odnawialnych źródeł energii i ochrony środowiska, sektora wodnego oraz przemysłu naftowo-gazowego.
ENECA zajmuje się projektowaniem głównie dla krajów WNP (postradzieckich) i aktywnie promuje się na rynku UE. Celem Działu Konstrukcji Stalowych jest realizacja projektów szybko, kompetentnie i zgodnie z wszelkimi wymaganiami klientów.
Grupa konstrukcyjna ENECA nie specjalizuje się w żadnym konkretnym typie obiektów. Dla rozwijającej się firmy, która dąży do ugruntowania swojej pozycji w sektorze projektowania w UE na długi czas, wybór każdego kolejnego projektu zależy od wymagań rynku.
Co powinni robić inżynierowie, aby być konkurencyjni?
Po pierwsze, maksymalnie sformalizować proces projektowania i zautomatyzować rutynowe czynności. Następnie szczegółowo przeanalizować te procesy.
Ale najpierw kilka słów o początkach Działu Konstrukcji Stalowych ENECA.
Przy tworzeniu Działu Konstrukcji Stalowych w 2017 roku jako oprogramowanie robocze wybrano następujące programy:
- Dlubal RFEM - analiza konstrukcji
- Tekla Structures - modelowanie
- IDEA Statica - projektowanie połączeń stalowych
Głównym kryterium jest wzajemne połączenie między programami umożliwione przez ich konektory lub łącza BIM.
Wymienione programy zostały wybrane przez praktykujących inżynierów, a nie przez kadrę kierowniczą, tzn. wybrane programy zostały dokładnie przetestowane i rzeczywiście działały.
Do tego czasu obliczenia połączeń konstrukcji stalowych były wykonywane głównie przy użyciu arkuszy kalkulacyjnych Excel. Wynikająca z tego ograniczona lista złączy, z których mogliśmy korzystać, ograniczała nasze możliwości już na samym początku projektów, co nie jest podejściem zaawansowanym i perspektywicznym. Elastyczność jest jednym z głównych celów ENECA.
Dlaczego właśnie IDEA Statica?
Przy wyborze oprogramowania do obliczania połączeń, IDEA Statica okazała się najlepszym programem, który umożliwiał nam wyodrębnienie kombinacji obliczeniowych z programu do analizy statycznej. Wspólna praca Dlubal RFEM i IDEA Statica (łącze BIM) spełniła nasze wymagania w pełnym zakresie. Za istotne zalety IDEA Statica uznaliśmy szybkie szkolenie specjalistów i krótkoterminowe wdrożenie do bieżących projektów. Przyjazny interfejs użytkownika i intuicyjna obsługa, wizualna prezentacja wyników, możliwość klasyfikacji sztywności połączenia dla schematu obliczeniowego analizy statycznej, łatwe przygotowanie raportu z obliczeń połączenia – wszystkie te kryteria przemawiają na korzyść IDEA Statica, co wynika z doświadczeń inżynierów ENECA.
Ze względu na fakt, że połączenia mogą być tworzone parametrycznie w IDEA Statica, możliwe jest przeanalizowanie najczęściej stosowanych połączeń w praktyce inżynierskiej w stosunkowo krótkim czasie.
Na przykład przyjrzyjmy się najprostszemu połączeniu, komponentowi nr 43, który jest standardowym połączeniem w Tekla Structures.
Ten komponent jest stosowany niemal we wszystkich obiektach naszych klientów jako złącze łączące belkę drugorzędną z belką główną w antresolach i stropach międzykondygnacyjnych.
Rozpiętości belek drugorzędnych są różne, obciążenia na całej powierzchni również mogą być różne. Inżynier zawsze staje przed wyborem liczby śrub i ich klasy, grubości płyt i usztywnień, doboru spoin – typowa rutynowa praca z ogromną liczbą możliwych rozwiązań, a wszystko to komplikuje się, gdy pracuje razem kilku specjalistów.
W ENECA powszechną praktyką jest to, że proste złącza do mocowania elementów konstrukcyjnych są dobierane przez inżyniera zajmującego się modelowaniem w Tekla Structures. Oddzielne nakłady czasu na każdą część pracy, takie jak obliczenia, częściowa unifikacja i opracowanie rysunków warsztatowych dla dużej liczby węzłów, skutkowały wydłużeniem czasu potrzebnego na proces modelowania. Ze względu na wszystkie te problemy procedura wymagała pilnej automatyzacji.
Formalizacja procesu i automatyzacja przepływu pracy
Najlepszym przykładem formalizacji procesu projektowania jest stosowanie typowych serii połączeń dla budynków i obiektów projektowanych w krajach WNP, dobrze znanych każdemu inżynierowi pracującemu w tym regionie. Są to katalogi, w których właściwości połączeń można dobierać zgodnie z określonymi kryteriami i siłami podporowymi. Dobry, sprawdzony pomysł wymaga jedynie aktualizacji.
W XX wieku praca ta była wykonywana przez długi czas przez duże państwowe instytuty projektowe zatrudniające wielu specjalistów. Jak wykonać taką pracę teraz, używając zaawansowanych narzędzi i w jak najkrótszym terminie? To proste.
Określ dobór parametrów połączenia za pomocą IDEA StatiCa – wiele narzędzi do automatyzacji procesu można znaleźć w Tekla Structures. Po ustaleniu dopuszczalnych kryteriów dotyczących odkształceń plastycznych, współczynników bezpieczeństwa dla śrub i spoin, współczynnika stateczności miejscowej elementów połączenia, przystąpmy do analizy połączenia.
Po przeanalizowaniu zachowania złącza wraz z katalogiem belek walcowanych następuje unifikacja i optymalizacja złącza – optymalna klasa śrub, wymiary spoin i grubości blach.
Wyniki analizy dla każdego konkretnego złącza są zestawiane w jednym pliku tekstowym.
Plik tekstowy zawierający wyniki analizy
Następnie należy utworzyć komponent użytkownika w Tekla Structures, którego dane wejściowe zawierają nazwy i właściwości łączonych profili oraz wartości graniczne określające siły podporowe belki drugorzędnej. Połączenie między profilami jest tworzone na podstawie wcześniej wygenerowanego pliku tekstowego.
Okno robocze komponentu połączenia w Tekla Structures:
Okno robocze komponentu połączenia w Tekla Structures.
Stworzenie jednego prostego komponentu zajmuje jednemu specjaliście 3–4 dni robocze. To stosunkowo krótki czas, ale wynik wynosi projektowanie na wyższy poziom. Wygoda pracy i szybkość użytkowania przynoszą korzyści w dalszej perspektywie.
Przykład zastosowania dla rzeczywistego obiektu:
Taka optymalizacja procesu pracy przy użyciu IDEA Statica obejmuje 90% możliwych sytuacji, a wykonana praca pomoże nawet w przypadku niestandardowym.
Na przykład belka jest używana jako króciec w celu zmniejszenia obliczeniowej długości belki głównej i przenosi wyłącznie siły podłużne. Wracając do danych wyjściowych obliczeń, można zmienić kombinację obliczeniową i zweryfikować połączenie.
Pomocne mogą być również informacje wizualne – nośność złącza obliczona przy użyciu IDEA Statica, wyświetlana w postaci kombinacji dopuszczalnych sił podporowych dla połączenia. Informacja ta nie jest wyświetlana na stałe; aby ją pokazać, należy użyć przełącznika, jeśli jest to konieczne.
Wpływ automatyzacji na wartość inżynierską
Wdrożenie nowych procesów, oprogramowania i opisanego powyżej schematu automatyzacji umożliwia:
- przyspieszenie procesu modelowania połączeń w Tekla Structures o około 40–50%;
- zmniejszenie zaangażowania wysoko wykwalifikowanego inżyniera, który zajmuje się obliczaniem połączeń w projekcie. Teraz specjalista ten zajmuje się wyłącznie obliczaniem połączeń niestandardowych (złożonych);
- zaangażowanie specjalistów do modelowania połączeń w Tekla Structures, którzy nie posiadają rozległej wiedzy i doświadczenia w obliczaniu połączeń. Teraz specjalista ten musi jedynie wiedzieć, jak wyodrębnić dane sił w belkach z modelu obliczeniowego analizy statycznej i, w skrajnym przypadku, wprowadzić te dane do kombinacji obliczeniowej w IDEA Statica oraz przeprojektować już obliczone połączenie. Procedura montażu oraz ustawienia połączeń śrubowych i spawanych są przyswajane podczas projektowania i pracy nad obiektem.
Informacje te nie będą nowością dla doświadczonych projektantów, ale będą przydatne dla tych, którzy stają przed dylematem wyboru oprogramowania i stawiają pierwsze kroki w projektowaniu.
Wszelkie prawa do zdjęć i treści: Andrei Auchynnik, Eneca
