Midas Civil BIM link – a számítási modell előkészítése
Ez a cikk meghatározza a midas Civil és az IDEA StatiCa közötti BIM link használatának alapelveit, különös tekintettel a midas Civil számítási modelljének megfelelő előkészítésére vonatkozó irányelvekre, amelyek biztosítják a belső erők zökkenőmentes importálását minimális módosítással és ellenőrzéssel az IDEA StatiCa BIM alkalmazásban. A cikk egy háromrészes sorozat része, amely átfogóan foglalkozik a belső erők IDEA StatiCa BIM-be történő importálásának kérdésével. Ezt a szöveget javasoljuk elsőként tanulmányozni. A következő két cikk:
- Midas Civil BIM link háromnyílású utófeszített híd tervezéséhez - Egy gyakorlati példa egy előfeszített, háromnyílású, T-tartós híd számítási modelljéből származó eredmények importálására az IDEA StatiCa BIM-be.
- Midas Civil BIM link – teherkombinációk és terhelési esetek utófeldolgozásának logikája az IDEA StatiCa BIM-ben – Ez a cikk meghatározza a BIM link használatának alapelveit, különös tekintettel a midas Civil számítási modelljének előkészítésére vonatkozó irányelvekre.
Az IDEA StatiCa BIM alkalmazást az IDEA StatiCa ellenőrzések (különösen az RCS alkalmazás) összekapcsolására tervezték a globális analízishez használt végeselem-módszer (FEA) programokkal: Scia Engineer, Axis, midas Civil és midas Gen. Ez a cikk azonban kizárólag a midas Civil integrációjára összpontosít. Az IDEA StatiCa BIM alkalmazás fordítóként szolgál a midas Civil összetett adataihoz az RCS alkalmazásban végzett ellenőrzéshez. Egyik kulcsfontosságú jellemzője, hogy automatikusan importálja a midas Civil-ben elvégzett építési fázis analízis eredményeit, beleértve a reológiai és előfeszítési hatásokat stb.
Az IDEA StatiCa BIM a midas Civil-ből importálja:
- A modell geometriáját, keresztmetszeteit és anyagjellemzőit
- Az előfeszítési paramétereket – a feszítőkábel tulajdonságait és elrendezését
- Az építési fázis analízis eredményeit
- Az építés utáni fázis analízisének eredményeit (hőmérséklet, mozgó terhek burkolói, egyenetlen süllyedés stb.)
- A kombinációs szabályokat és tényezőket
Az IDEA StatiCa BIM alkalmazás nem tud egyszerűen burkoló erőhatásokat importálni a midas Civil-ből, mert az előfeszített keresztmetszet helyes ellenőrzéséhez az RCS alkalmazásban szükséges az előfeszítési, az állandó és a változó terhek hatásainak szétválasztása. Ezért az IDEA StatiCa BIM az egyes terhelési esetekkel dolgozik, és újra elvégzi azok kombinálását a midas Civil-ből átvett kombinációs szabályok szerint. A helyes adatátvitel biztosítása érdekében néhány alapelvet be kell tartani a számítási modell midas Civil-ben történő előkészítésekor. Ezeket az alapelveket az alábbiakban lépésről lépésre ismertetjük.
A terhelési esetekkel való munkavégzés logikája az IDEA StatiCa BIM-ben és a burkoló kombinációk kiértékelése eltér a midas Civil-ben alkalmazottól. Hasonló a kombinációkkal való munkavégzés logikájához, például a Scia Engineer-ben. Néhány egyszerű alapelv betartásával azonban a BIM alkalmazásban újra elvégzett kombinációk azonos belső erő eredményekhez vezetnek, mint a midas Civil-ben. Ezta logikát részletesebben egy külön cikk ismerteti, amelynek címe: Midas Civil BIM link – belső erők és kombinációk importálása az IDEA StatiCa-ba. A BIM alkalmazás rutinszerű használatához nem szükséges részletes tanulmányozás, elegendő az alábbiakban ismertetett elvek betartása. Azonban szokatlan feladatok vagy a midas Civil és az IDEA StatiCa BIM közötti belső erőkben mutatkozó eltérések esetén fontos megérteni a BIM alkalmazás alapelveit. Emellett az olvasó számára világosabbá válnak az ebben a cikkben szereplő egyszerű elvek mögötti alapfogalmak is.
1. Ne használjon ékezetes karaktereket a midas Civil-ben
A midas Civil-ből történő adatexport *.mid és *.mct fájlokat használ. Ezekben a fájlokban pontok és vesszők szolgálnak az egyes adatok elválasztóiként. Az egyes modellelemek neveiben (terhelési esetek, kombinációk, keresztmetszetek stb.) szereplő pontok és vesszők megzavarhatják ezt a szerkezetet. Az ékezetek, vesszők és általában a diakritikus jelek problémákat okozhatnak az adatok BIM alkalmazásba történő importálásakor. Ezért javasoljuk, hogy a midas Civil-ben az egyes modellelemek elnevezésekor ne használjon diakritikus jeleket.
2. Az ULS vagy SLS kombináció típusának meghatározására szolgáló jelölők
A midas Civil-ben a kombinációkat a Load Combination -> General fülön kell megadni. A midas Civil-ben a felhasználó általában a kombináció nevével különbözteti meg a kombináció típusát, de az, hogy például ULS vagy SLS-char kombinációról van-e szó, hiányzik a midas Civil-ből importált adatokból. A keresztmetszet határállapotainak helyes ellenőrzéséhez azonban a BIM alkalmazásnak, majd az RCS alkalmazásnak meg kell különböztetnie a kombinációkat. Ez a besorolás elvégezhető manuálisan a BIM alkalmazásban az importálás után a Combination Manager-ben. Az alábbi táblázat szerint azonban célszerűbb és hatékonyabb a kombinációk megkülönböztetésére szolgáló jelölőket közvetlenül a midas Civil-ben, a Description mezőben megadni. A jelölők nélküli kombinációkat a rendszer automatikusan ULS kombinációknak tekinti.
3. Az állandó és változó terhelési esetek következetes megkülönböztetése a midas Civil-ben
A BIM alkalmazás importált terhelési esetekkel való helyes működéséhez szükséges az állandó és változó terhelési esetek megfelelő megkülönböztetése a midas Civil-ben az egyes terhelési esetekhez tartozó Type paraméter segítségével. Az állandó terheléseknek megfelelő típussal (Permanent Loads Case) beállított terhelési esetek a BIM alkalmazásba állandó terhelési esetekként importálódnak (pontosabban, az általuk alkotott terhelési eset csoport állandó típusú). A változó terheléseknek megfelelő típussal (Transient Loads Case) beállított terhelési esetek a BIM alkalmazásba változó terhelési esetekként importálódnak. Az egyes állandó és változó típusok listája a következő képen látható.
4. Ne használjon állandó terhelési eseteket Envelope kombinációkban a midas Civil-ben
A midas Civil és a BIM alkalmazás kissé eltérő logikát alkalmaz az állandó terhelési esetekkel való munkavégzés során. A midas Civil-ben az Envelope típusú kombináció nem különbözteti meg az állandó vagy változó terhelési eseteket; egyszerűen matematikailag értékeli ki a megadott terhelési esetek halmazából a maximális és minimális burkolót.
Ezzel szemben a BIM alkalmazásban, amikor egy megadott terhelési eset halmazból álló burkoló kombinációt értékel ki, amely állandó és változó terhelési eseteket egyaránt tartalmaz, az állandó terhelési esetek hatásai mindig hozzáadódnak a többi változó terhelési eset által alkotott burkolóhoz. Ez belső erőkben mutatkozó eltérésekhez vezet a midas Civil és az IDEA StatiCa BIM között. Ezek a burkoló kiértékelésben mutatkozó eltérések azonban könnyen elkerülhetők a midas Civil-ben azáltal, hogy nem használunk állandó terhelési eseteket envelope típusú kombinációkban és változó terhelésekkel együtt. Ez a szabály csak az állandó terhelési esetekre vonatkozik.
5. Csak állandó terhelési eseteket használjon az építési fázis analízisben
A midas Civil-ben szakaszos építés (Construction Stage Analysis) alkalmazásakor fontos figyelembe venni az importált állandó terhelési esetek kezelését. Az építési fázis analízisből származó összes terhelési eset (Dead load, Erection load, Tendon Primary, Tendon Secondary, Creep secondary, Shrinkage secondary) automatikusan állandó terhelési esetekként importálódik a BIM alkalmazásba, és az alkalmazás az építési fázis eredményeinek részeként kezeli őket. A probléma akkor merül fel, ha egy, a midas Civil-ben az építési fázis analízishez nem tartozó terhelési esethez tévesen állandó terhelési eseteknek megfelelő típust rendelnek (például Dead load, USER stb.). A BIM alkalmazás ezt a terhelési esetet állandó típusként importálja, és megpróbálja „elhelyezni" az építési fázis eredményei között. Azonban nem tudja, hova helyezze a terhelési esetet, mivel az nem volt része a midas Civil-ben meghatározott építési fázis analízisnek. A BIM alkalmazás ekkor a keresztmetszet-ellenőrzés elvégzése előtt a következő üzenetet jeleníti meg: „A kombináció nem alkalmazható keresztmetszet-tervezéshez, mert a kombinációban szereplő állandó terhelési esetek nem felelnek meg az építési fázisokban meghatározott állandó terhelési eseteknek."
Ezek a problémák ismét könnyen elkerülhetők azáltal, hogy következetesen megkülönböztetjük az állandó és változó terhelési eseteket a midas Civil-ben a Type segítségével (a 3. bekezdésben leírtak szerint), és az állandó terhelési eseteket csak az építési fázis analízisen belül alkalmazzuk. Ezért elengedhetetlen elkerülni a midas Civil-ben olyan típusok használatát a változó terhelési esetekhez (PostCS analízis), amelyek a BIM alkalmazásba állandó terhelési esetekként importálódnak. Gyakori hiba például a USER típus használata, amely mindig állandó terhelési esetként importálódik, és így az előző bekezdésben leírt problémákat okozza.
Emellett a BIM alkalmazás rendelkezik egy eszközzel az értékelt kombinációkban szereplő állandó terhelési esetek és a midas Civil-ben lévő építési fázisok konzisztenciájának ellenőrzésére. Ez az Assessment 1D fülön keresztül érhető el a Check of combinations gombra kattintva.
6. Terhelési eset csoportok beállítása és ellenőrzése importálás után
A BIM alkalmazásba importált összes terhelési eset automatikusan úgynevezett terhelési eset csoportokba kerül felosztásra. Ezek a csoportok kiértékelik a burkoló kombinációkat és biztosítják a BIM alkalmazás megfelelő működését; az alábbiakban meghatározott szabályokat be kell tartani.
Az építési fázis analízis eredményei (Dead load, Erection load, Tendon Primary, Tendon Secondary, Creep secondary, Shrinkage secondary) részleges terhelési esetekként importálódnak (minden fázis elejére és végére vonatkozóan). Automatikusan azonos nevű terhelési eset csoportokhoz kerülnek hozzárendelésre, amelyek mindig állandó típusra vannak beállítva. Ez a folyamat automatikusan történik.
A PostCS analízis eredményei (változó terhelési esetek) szintén automatikusan a megfelelő terhelési eset csoportokhoz kerülnek hozzárendelésre, a midas Civil-ben a terhelési esetekhez beállított típusnak megfelelően – lásd a jelen cikk 3. bekezdését. A terhelési esetek helyes feldolgozásához a BIM alkalmazáson belüli burkoló kombinációkban fontos, hogy egy Envelope kombinációban szereplő összes terhelési eset ugyanabban a terhelési eset csoportban legyen, és a csoport Exclusive típusra legyen beállítva. Az importálás után célszerű ellenőrizni, hogy az összes változó terhelési eset csoport Exclusive típusra van-e beállítva.
A terhelési eset típusának helytelen hozzárendelése a midas Civil-ben a Hőmérséklet Envelope kombináció példáján keresztül kerül bemutatásra, amely két terhelési eset belső erőinek burkolóját értékeli ki:
- TG+ – Egyenetlen hőmérsékletváltozás +
- TG- – Egyenetlen hőmérsékletváltozás -
Vizsgáljuk meg azt a helyzetet, amikor a TG+ terhelési esethez tévesen a Temperature (T) típust rendelik a midas Civil-ben, a TG- terhelési esethez pedig a Temperature gradient (TPG) típust. Ez a pontatlanság nem befolyásolja a kombináció eredményeit a midas Civil-ben, és a burkoló helyes lesz. Az importálás után azonban a BIM alkalmazásban a terhelési esetek két (!) különböző terhelési eset csoportba kerülnek, mindkettő Exclusive típusú. A midas Civil-ből importált Temperature burkoló a BIM alkalmazásban a TG+ és TG- terhelési esetek összegeként kerül kiértékelésre. Ennek a viselkedésnek az oka részletesen magyarázva van ebben a cikkben.
7. Az Additional steps engedélyezése az építési fázis beállításaiban
Ahogyan a BIM alkalmazás rekonstruálja a változó terhek burkolóit, úgy rekonstruálja az építési fázis analízis eredményeit is a midas Civil részleges kimeneteiből. Ezért szükséges az eredmények exportálása a midas Civil-ből minden fázis végén (az alapértelmezett beállítás) és minden fázis elején. Annak érdekében, hogy a BIM alkalmazás teljes körű információval rendelkezzen az „építési fázis rekonstruálásához", az „Additional steps" opciót be kell jelölni az építési fázis beállítások párbeszédablakában (Load -> Construction stage -> Define C.S.) minden fázishoz. Ha ez az opció nincs engedélyezve, a fázis további lépései létrejönnek az IDEA StatiCa BIM-ben, de a belső erő értékek nem kerülnek kitöltésre.
8. A nulla terhelési eset hozzáadása az Envelope kombinációhoz a midas Civil-ben
Az Envelope kombináció kiértékelésekor a midas Civil szigorúan matematikai logikát követ, és a minimális értéket a megadott terhelési esetek halmazából matematikailag legkisebb értékként, a maximális értéket pedig matematikailag legnagyobb értékként értékeli ki.
Ezzel szemben a BIM alkalmazás automatikusan figyelembe veszi azokat a helyzeteket, amikor a szerkezetre nem hat változó teher a változó terhek Envelope kombinációjának kiértékelésekor. Amikor azonos előjelű, például pozitív hatású terhelési esetekből (a szerkezet adott keresztmetszetében!) értékeli ki a burkolót, a BIM alkalmazás a maximális pozitív értéket maximumként, a nullát pedig minimumként értékeli ki – vagyis nem hat változó teher a szerkezetre.
Ha az Envelope kombinációban szereplő egyes terhelési esetek azonos előjelű erőket eredményeznek a midas Civil-ben, szükséges egy nulla (üres) terhelési esetet hozzáadni az Envelope kombinációhoz. Ez figyelembe veszi azt is, hogy a midas Civil-ben az Envelope kombinációban szereplő változó terhelési esetek csoportjából egyetlen változó terhelési eset sem kerülhet alkalmazásra a szerkezetre. Ez biztosítja az eredmények konzisztenciáját a midas Civil és a BIM alkalmazás között.
Ha az Envelope kombináció az egyes keresztmetszetekben ellentétes előjelű maximális és minimális értékeket ad (az esetek túlnyomó többségében), akkor nem szükséges nulla terhelési esetet hozzáadni az Envelope kombinációhoz.
9. Az rsup és rinf tényezők figyelembevétele az SLS ellenőrzésnél
Az IDEA StatiCa RCS-ben végzett használhatósági határállapot (SLS) ellenőrzések automatikusan figyelembe veszik az előfeszítés hatásaira vonatkozó rinf és rsup tényezők befolyását, amelyek az EN 1992-1-1; 5.10.9 (1) szabványban vannak meghatározva. Ezért nem szükséges ezeket a tényezőket figyelembe venni az SLS kombinációk létrehozásakor a midas Civil-ben. Ha ezeket a tényezőket a midas Civil-ben alkalmaznák, az RCS alkalmazásban másodszor is alkalmazásra kerülnének.
Ugyanakkor nyilvánvaló, hogy egy híd tervezésekor a mérnöknek szüksége van arra, hogy például a keresztmetszet szélső szálainak normálfeszültség-burkolóit már a midas Civil-ben kiszámítsa és megjelenítse. Ezért az exportálás előtt a BIM alkalmazásba szükséges deaktiválni ezeket az SLS kombinációkat, beleértve az rinf és rsup tényezőket.
Alternatívaként importálhatók az SLS kombinációk a tényezőkkel együtt, de az RCS alkalmazásban a ring és group tényezők értékeit 1,0-ra kell beállítani. Erről a kérdésről további információ található a következő cikkben: Hogyan kerülnek figyelembevételre az rinf és rsup tényezők az SLS kombinációknál.
10. Burkolók ellenőrzése a midas Civil és az IDEA StatiCa BIM között
Az IDEA StatiCa BIM-be importált terhek helyességének ellenőrzése mindig erősen ajánlott. Ez könnyen elvégezhető a belső erők burkolóinak összehasonlításával a midas Civil és az IDEA StatiCa BIM (BIM alkalmazás) között. Például a midas Civil-ben szokásos eljárás az, hogy egyetlen „végleges" Envelope kombináció az összes részleges ULS kombinációt egyesíti a teherbírási határállapotokra (ULS), és ezért mindig célszerű az importálás után ezt a végső burkolót összehasonlítani a BIM alkalmazásban „rekonstruált" eredményekkel.
Azonban amikor szakaszos (kompozit) beton-beton keresztmetszetű számítási modell burkolóit hasonlítjuk össze, eltérés mutatkozik a midas Civil és az IDEA StatiCa BIM között a hajlítási nyomatékok kiértékeléséhez figyelembe vett keresztmetszeti súlypont tekintetében. A midas Civil program az összes belső erőt (beleértve az előfeszítési hatásokat is) az aktuálisan aktivált keresztmetszet súlypontjára vonatkoztatja. Az IDEA StatiCa BIM-ben a belső erők a teljes szakaszos építés során a végső keresztmetszet súlypontjára kerülnek átszámításra. Ez a különbség a vonatkoztatási pontban, amelyre a hajlítási nyomatékokat és azok burkolóit kiértékelik, természetesen befolyásolja az eredményeket. Ezért szakaszos keresztmetszetek esetén szükséges például a nyíróerők burkolóit összehasonlítani a midas Civil és a BIM alkalmazás között. Erről a kérdésről további információ található a következő cikkben: Kompozit keresztmetszetek – eltérő belső erők a midas Civil-ben és az IDEA StatiCa-ban.