Automatizace modelování ocelových přípojů
Pro urychlení procesu projektování a zvýšení konkurenceschopnosti vsadila jedna z našich zákaznic, společnost ENECA – inženýrská a poradenská firma z Běloruska – na správného koně: automatizaci modelování ocelových přípojů. Hlavní projektant oddělení ocelových konstrukcí společnosti ENECA, Andrei Auchynnik, napsal zajímavý příspěvek na blogu o procesu výběru nástroje. Odhaluje důvody, proč si vybrali právě IDEA StatiCa, a jaké jsou přínosy tohoto řešení pro jejich konstrukční projektanty.
V rozhodovacím procesu společnosti ENECA vidíme mnoho podobných vzorců po celém světě, a proto jsme se rozhodli sdílet jejich zkušenosti a pohled na to, jak a proč se rozhodli používat IDEA StatiCa ve svém procesu projektování.
Se souhlasem společnosti ENECA vám přinášíme původní příspěvek také na našich stránkách.
O společnosti ENECA
ENECA je inženýrská a poradenská společnost z Běloruska. Více než 16 let poskytuje profesionální multidisciplinární služby pro projekty nové výstavby a modernizace. V sektoru AEC zpracováváme studie proveditelnosti, základní a prováděcí projekty, poskytujeme služby technického dozoru investora a provádíme ekonomické a environmentální práce. Hlavními sektory od založení společnosti jsou energetika, průmysl a komerční nemovitosti. Specialisté společnosti ENECA rovněž působí v oblasti bytové výstavby, obnovitelných zdrojů a životního prostředí, vodního hospodářství a ropného a plynárenského průmyslu.
ENECA se zabývá projektováním především pro země SNS (postsovětské státy) a aktivně se prosazuje na trhu EU. Cílem oddělení ocelových konstrukcí je realizovat projekty rychle, odborně a v souladu s požadavky klientů.
Konstrukční skupina ENECA se nespecializuje na žádný konkrétní typ objektů. Pro rozvíjející se společnost, která se snaží dlouhodobě upevnit své postavení v sektoru projektování v EU, závisí výběr každého dalšího projektu na požadavcích trhu.
Co by měli inženýři dělat, aby byli konkurenceschopní?
Především maximálně formalizovat proces projektování a automatizovat rutinní činnosti. Dále tyto procesy podrobně analyzovat.
Nejprve však několik slov o vzniku oddělení ocelových konstrukcí společnosti ENECA.
Při zakládání oddělení ocelových konstrukcí v roce 2017 byly jako pracovní software vybrány následující programy:
- Dlubal RFEM – statická analýza
- Tekla Structures – modelování
- IDEA Statica – návrh ocelových přípojů
Hlavním kritériem je vzájemné propojení programů prostřednictvím konektorů nebo BIM vazeb.
Výše uvedené programy vybrali praktikující inženýři, nikoli vedení společnosti, tj. vybrané programy byly důkladně otestovány a skutečně fungovaly.
Do té doby byl výpočet přípojů ocelových konstrukcí prováděn převážně pomocí tabulek v Excelu. Výsledný seznam styčníků, které jsme mohli použít, omezoval naše možnosti již na samém začátku projektů, což není pokrokový a perspektivní přístup. Flexibilita je jedním z hlavních cílů společnosti ENECA.
Proč právě IDEA Statica?
Při výběru softwaru pro výpočet přípojů byl IDEA Statica nejlepším programem, který nám umožnil extrahovat návrhové kombinace z programu pro statickou analýzu. Společná práce Dlubal RFEM a IDEA Statica (BIM vazba) splnila naše požadavky v plném rozsahu. Za významné výhody IDEA Statica jsme považovali rychlé zaškolení specialistů a krátkodobé zapojení do stávajících projektů. Uživatelsky přívětivé rozhraní a intuitivní ovládání, vizuální zobrazení výsledků, možnost klasifikace tuhosti přípoje pro výpočtový model statické analýzy, snadná příprava výpočtové zprávy přípoje – to vše hovoří ve prospěch IDEA Statica, jak vyplývá ze zkušeností inženýrů společnosti ENECA.
Díky tomu, že přípoje lze v IDEA Statica vytvářet parametricky, je možné v poměrně krátké době analyzovat nejčastěji používané přípoje v inženýrské praxi.
Jako příklad se podívejme na nejjednodušší přípoj, komponent č. 43, což je standardní přípoj v Tekla Structures.
Tento komponent se používá téměř ve všech objektech našich klientů jako styčník spojující sekundární nosník s hlavním nosníkem v mezaninech a mezipodlažních stropech.
Rozpětí sekundárních nosníků jsou různá, zatížení po celé ploše může být také různé. Inženýr se vždy potýká s výběrem počtu šroubů a jejich třídy, tloušťky patních plechů a výztuh, výběru svarů – obvyklá rutinní práce s obrovským množstvím možných řešení, a to vše se ještě komplikuje, když na projektu pracuje více specialistů.
V ENECA je běžnou praxí, že jednoduché styčníky pro upevnění konstrukčních prvků vybírá inženýr, který se zabývá modelováním v Tekla Structures. Samostatné časové náklady na každou část práce, jako je výpočet, částečná unifikace a tvorba výrobních výkresů pro velký počet sestav, vedly ke zvýšení času potřebného pro proces modelování. Z důvodu všech těchto problémů bylo nutné tento postup naléhavě automatizovat.
Formalizace procesu a automatizace pracovního postupu
Nejlepším příkladem formalizace procesu projektování je použití typické řady přípojů pro budovy a objekty navrhované v zemích SNS, které jsou dobře známé každému inženýrovi pracujícímu v tomto regionu. Jedná se o katalogy, kde lze vlastnosti přípoje vybrat podle zadaných kritérií a podporových sil. Dobrý starý nápad potřebuje jen aktualizaci.
Ve 20. století tuto práci po dlouhou dobu prováděl velký státem financovaný projektový ústav s velkým počtem specialistů. Jak provést takovou práci nyní pomocí moderních nástrojů a v co nejkratším termínu? Hračka.
Výběr parametrů přípoje určete pomocí IDEA StatiCa; mnoho nástrojů pro automatizaci procesu lze nalézt v Tekla Structures. Po stanovení přijatelných kritérií podle plastických přetvoření, součinitelů bezpečnosti pro šrouby a svary a součinitele lokální stability pro části přípoje přistoupíme k analýze přípoje.
Po analýze chování styčníku společně s katalogem válcovaných nosníků dochází k unifikaci a optimalizaci styčníku – optimální třída šroubů, rozměry svarů a tloušťky plechů.
Výsledky analýzy pro každý konkrétní styčník jsou shrnuty do jednoho textového souboru.
Textový soubor obsahující výsledky analýzy
Poté vytvořte uživatelský komponent v Tekla Structures, jehož vstupní informace obsahují názvy a vlastnosti profilů, které mají být spojeny, a také mezní hodnoty určující podporové síly sekundárního nosníku. Přípoj mezi profily je vytvořen na základě dříve vygenerovaného textového souboru.
Pracovní okno komponentu přípoje v Tekla Structures:
Pracovní okno komponentu přípoje v Tekla Structures.
Vytvoření jednoho jednoduchého komponentu trvá jednomu specialistovi 3–4 pracovní dny. Je to relativně krátká doba, ale výsledek posouvá projektování na vyšší úroveň. Pohodlnost práce a rychlost použití přinášejí radost v dalším průběhu projektu.
Příklad použití pro reálný objekt:
Taková optimalizace pracovního procesu pomocí IDEA Statica pokrývá 90 % možných situací; provedená práce vám pomůže i v netypickém případě.
Například nosník je použit jako vzpěra ke snížení výpočtové délky hlavního nosníku a působí pouze osové síly. Vrátíme-li se k výchozím datům výpočtu, lze změnit návrhovou kombinaci a ověřit přípoj.
Také vizuální informace mohou být nápomocné – únosnost styčníku vypočtená pomocí IDEA Statica, která je zobrazena ve formě kombinace přípustných podporových sil pro přípoj. Tato informace se nezobrazuje trvale; v případě potřeby ji lze zobrazit pomocí přepínače.
Vliv automatizace na inženýrskou hodnotu
Implementace nových procesů, softwaru a výše popsaného schématu automatizace umožňuje:
- urychlit proces modelování přípojů v Tekla Structures přibližně o 40–50 %;
- snížit zapojení vysoce kvalifikovaného inženýra, který se zabývá výpočtem přípojů v projektu. Tento specialista se nyní zabývá pouze výpočtem netypických (složitých) přípojů;
- zapojit specialisty do modelování přípojů v Tekla Structures, kteří nemají rozsáhlé znalosti a zkušenosti s výpočty přípojů. Tento specialista nyní potřebuje pouze vědět, jak extrahovat data sil v nosníku z modelu statické analýzy a v krajním případě vložit tato data do návrhové kombinace v IDEA Statica a přepočítat již vypočtený přípoj. Montážní postup a nastavení šroubových a svarových přípojů se osvojují při navrhování a práci na objektu.
Tyto informace nebudou novinkou pro zkušené projektanty, ale budou užitečné pro ty, kteří stojí před dilematem, jaký software zvolit, a teprve začínají s projektováním.
Veškeré zásluhy za obrázky a obsah: Andrei Auchynnik, Eneca
