Collegamento BIM di Midas Civil - preparazione del modello di calcolo

Questo articolo definisce i principi del lavoro con il collegamento BIM tra midas Civil e IDEA StatiCa, in particolare le linee guida per preparare correttamente il modello di calcolo in midas Civil per garantire un'importazione fluida delle forze interne con aggiustamenti e controlli minimi in IDEA StatiCa BIM app. L'articolo fa parte di una serie di tre articoli che affrontano in modo completo la questione dell'importazione delle forze interne in IDEA StatiCa BIM. Consigliamo questo testo come il primo da studiare. I due articoli successivi sono:

• Midas Civil BIM link per la progettazione di un ponte post-teso a tre campate - Un esempio pratico di importazione dei risultati del modello di calcolo di un ponte precompresso a tre campate con travi a T in IDEA StatiCa BIM.
• Midas Civil BIM link - logica dei casi di carico e delle combinazioni post-processing in IDEA StatiCa BIM - Questo articolo definisce i principi di lavoro con un BIM link e, in particolare, le linee guida per la preparazione di un modello di calcolo in midas Civil.

L'applicazione IDEA StatiCa BIM è stata progettata per collegare i controlli IDEA StatiCa (in particolare l'applicazione RCS) con i programmi di analisi agli elementi finiti (FEA) utilizzati per l'analisi globale: Scia Engineer, Axis, midas Civil e midas Gen. Tuttavia, questo articolo si concentra esclusivamente sull'integrazione con midas Civil. L 'applicazione IDEA StatiCA BIM funge da traduttore di dati complessi da midas Civil per la valutazione nell'applicazione RCS. Una caratteristica fondamentale è che importa automaticamente i risultati dell'analisi della fase di costruzione eseguita in midas Civil, compresi gli effetti reologici e di precompressione, ecc.

IDEA StatiCa BIM importa da midas Civil:

• la geometria del modello, le sezioni trasversali e le caratteristiche dei materiali
• Parametri di precompressione - proprietà e disposizione dei tiranti
• Risultati dell'analisi della fase di costruzione
• Risultati dell'analisi post-costruzione (temperatura, inviluppi di carichi mobili, assestamento irregolare, ecc.)
• Regole e fattori di combinazione

L'applicazione IDEA StatiCa BIM non può importare semplicemente gli effetti delle forze di inviluppo da midas Civil perché, per la corretta valutazione di una sezione trasversale precompressa nell'applicazione RCS, è necessario separare gli effetti della precompressione, dei carichi permanenti e di quelli variabili. Pertanto, IDEA StatiCa BIM lavora con i singoli casi di carico e riesegue le loro combinazioni in base alle regole di combinazione prese da midas Civil. Per garantire un corretto trasferimento dei dati, è necessario seguire alcuni principi nella preparazione del modello di calcolo in midas Civil. Questi principi saranno descritti passo per passo nel seguito.

La logica di lavoro con i casi di carico in IDEA StatiCa BIM e di valutazione delle combinazioni di involucro è diversa da quella di midas Civil. È simile alla logica di lavoro con le combinazioni, ad esempio, in Scia Engineer. Tuttavia, seguendo alcuni semplici principi, le combinazioni rieseguite nell'applicazione BIM portano a risultati di forze interne identici a quelli di midas Civil. Questa logica è descritta più dettagliatamente in un articolo separato intitolato Midas Civil BIM link - importazione di forze interne e combinazioni in IDEA StatiCa. Per l'uso di routine dell'applicazione BIM, uno studio dettagliato non è necessario ed è sufficiente seguire i principi delineati di seguito. Tuttavia, quando si ha a che fare con compiti insoliti o discrepanze nelle forze interne tra midas Civil e IDEA StatiCa BIM, è importante comprendere i principi dell'applicazione BIM. Inoltre, i concetti alla base dei semplici principi esposti in questo articolo diventeranno più chiari per il lettore.

1. Non usare i segni diacritici in midas Civil

L'esportazione dei dati da midas Civil utilizza i file *.mid e *.mct. I punti e le virgole sono utilizzati come separatori per i singoli dati in questi file. I periodi e le virgole nei nomi delle singole entità del modello (casi di carico, combinazioni, sezioni trasversali, ecc.) possono interrompere questa struttura. Accenti, virgole e in generale i segni diacritici possono causare problemi durante l'importazione dei dati nell'applicazione BIM. Pertanto, si consiglia di non utilizzare segni diacritici quando si nominano le singole entità del modello in midas Civil.

2. Indicatori per determinare il tipo di combinazione SLU o SLE

In midas Civil, le combinazioni vengono inserite nella scheda Load Combination -> General. In midas Civil, l'utente distingue tipicamente il tipo di combinazione dal suo nome, ma l'informazione se, ad esempio, si tratta di una combinazione SLU o SLE-char manca nei dati importati da midas Civil. Tuttavia, per una corretta valutazione degli stati limite della sezione trasversale, l'applicazione BIM e, successivamente, l'applicazione RCS devono distinguere tra le combinazioni. Questa classificazione può essere effettuata manualmente nell'applicazione BIM dopo l'importazione nel Combination Manager. Tuttavia, secondo la tabella seguente, l'aggiunta di indicatori per distinguere le combinazioni direttamente in midas CIvil nel campo Descrizione è più adatta ed efficiente. Le combinazioni senza indicatori sono considerate automaticamente come combinazioni SLU.

3. Distinzione coerente tra casi di carico permanente e variabile in midas Civil

Per il corretto funzionamento dell'applicazione BIM con i casi di carico importati, è necessario distinguere correttamente tra casi di carico permanenti e variabili in midas Civil utilizzando il parametro Tipo per ogni Caso di carico. I casi di carico impostati in midas Civil con un tipo corrispondente a carichi permanenti (Permanent Loads Case) vengono importati nell'applicazione BIM come casi di carico permanenti (più precisamente, il gruppo di casi di carico a cui appartengono è di tipo permanente). I casi di carico impostati in midas Civil con un tipo corrispondente a carichi variabili (Caso carichi transitori) vengono importati nell'applicazione BIM come casi di carico variabili. L'elenco dei singoli tipi permanenti e variabili è mostrato nella seguente immagine.

4. Non utilizzare casi di carico permanenti nelle combinazioni di inviluppo in midas Civil.

Midas Civil e l'applicazione BIM utilizzano una logica leggermente diversa quando si lavora con i casi di carico permanente. In midas Civil, una combinazione di tipo Inviluppo non distingue tra casi di carico permanenti o variabili; semplicemente valuta matematicamente l'inviluppo massimo e minimo dall'insieme dei casi di carico definiti.

Invece, nell'applicazione BIM, quando si valuta una combinazione di inviluppo da un insieme definito di casi di carico che include sia casi di carico permanenti che variabili, gli effetti dei casi di carico permanenti vengono sempre aggiunti all'inviluppo formato dagli altri casi di carico variabili. Questo porta a differenze nelle forze interne tra midas Civil e IDEA StatiCa BIM. Tuttavia, queste differenze nella valutazione dell'inviluppo possono essere facilmente evitate in midas Civil non utilizzando i casi di carico permanente nelle combinazioni di tipi di inviluppo e insieme ai carichi variabili. Questa regola si applica solo ai casi di carico permanente.

5. Utilizzare solo i casi di carico permanente nell'analisi della fase di costruzione

Quando si utilizza la costruzione a stadi in midas Civil (Construction Stage Analysis), è importante considerare come vengono gestiti i casi di carico permanente importati. Tutti i casi di carico risultanti dall'Analisi della fase di costruzione (Carico morto, Carico di montaggio, Tendine primario, Tendine secondario, Creep secondario, Shrinkage secondario) vengono importati automaticamente nell'applicazione BIM come casi di carico permanenti e l'applicazione li considera come parte dei risultati della costruzione a stadi. Il problema sorge se a un caso di carico che non fa parte dell'analisi della fase di costruzione in midas Civil viene erroneamente assegnato un tipo corrispondente ai casi di carico permanente (come carico morto, UTENTE, ecc.). BIM app importa questo caso di carico come tipo permanente e cerca di "collocarlo" tra i risultati della costruzione a stadi. Tuttavia, non sa dove posizionare il caso di carico perché non fa parte dell'Analisi della fase di costruzione definita in midas Civil. L'applicazione BIM visualizzerà quindi il seguente messaggio prima di eseguire la verifica della sezione trasversale: "La combinazione non è applicabile per la progettazione della sezione trasversale perché i casi di carico permanente contenuti in questa combinazione non corrispondono ai casi di carico permanente definiti nelle fasi di costruzione".

Ancora una volta, questi problemi possono essere facilmente evitati distinguendo coerentemente tra casi di carico permanenti e variabili in midas Civil utilizzando il Tipo (come descritto nel paragrafo n. 3) e utilizzando i casi di carico permanenti solo all'interno dell'Analisi della Fase di Costruzione. Pertanto, è essenziale evitare di utilizzare i tipi in midas Civil per i casi di carico variabile (analisi PostCS) che vengono importati nell'applicazione BIM come casi di carico permanente. Un errore comune, ad esempio, è l'utilizzo del tipo USER, che viene sempre importato come caso di carico permanente e quindi causa i problemi descritti nel paragrafo precedente.

Inoltre, l'applicazione BIM dispone di uno strumento per verificare la coerenza dei casi di carico permanente nelle combinazioni valutate con le fasi di costruzione in midas Civil. È possibile accedervi dalla scheda Valutazione 1D facendo clic sul pulsante Verifica delle combinazioni.

6. Impostazione dei gruppi di casi di carico e verifica dopo l'importazione

Tutti i casi di carico importati nell'applicazione BIM vengono automaticamente suddivisi nei cosiddetti gruppi di casi di carico. Questi gruppi valutano le combinazioni di inviluppi e garantiscono il corretto funzionamento dell'applicazione BIM; è necessario seguire le regole definite di seguito.

I risultati dell'analisi della fase di costruzione (Carico morto, Carico di montaggio, Tendine primario, Tendine secondario, Creep secondario, Ritiro secondario) sono importati come casi di carico parziali (per l'inizio e la fine di ogni fase). Vengono automaticamente assegnati a gruppi di casi di carico con nome identico, che sono sempre impostati sul tipo permanente. Questo processo avviene automaticamente.

Anche i risultati dell'analisi PostCS (casi di carico variabili) vengono assegnati automaticamente ai rispettivi gruppi di casi di carico, corrispondenti al tipo impostato per i casi di carico in midas Civil - si veda il paragrafo 3 di questo articolo. Per una corretta elaborazione dei casi di carico nelle combinazioni di involucri all'interno dell'applicazione BIM, è importante che tutti i casi di carico in una singola combinazione di involucri siano nello stesso gruppo di casi di carico e che il gruppo sia impostato sul tipo Esclusivo. Dopo l'importazione, si consiglia di verificare se tutti i gruppi di casi di carico variabili hanno impostato il tipo Esclusivo.

Un'assegnazione errata del tipo di caso di carico in midas Civil sarà dimostrata con l'esempio della combinazione inviluppo Temperatura, che valuta l'inviluppo delle forze interne di due casi di carico:

• TG+ - Variazione di temperatura non uniforme +
• TG- - Variazione di temperatura non uniforme -

Analizziamo la situazione in cui al caso di carico TG+ viene erroneamente assegnato il tipo Temperatura (T) in midas Civil, mentre al caso di carico TG- viene assegnato il tipo Gradiente di temperatura (TPG). Questa imprecisione non influisce sui risultati della combinazione in midas Civil e l'inviluppo sarà corretto. Tuttavia, dopo l'importazione nell'applicazione BIM, i casi di carico saranno inseriti in due (!) gruppi di casi di carico diversi, entrambi di tipo Esclusivo. L'inviluppo della temperatura importato da midas Civil sarà valutato nell'applicazione BIM come la somma dei casi di carico TG+ e TG-. Il motivo di questo comportamento è spiegato in dettaglio in questo articolo.

7. Abilitare le fasi aggiuntive nelle impostazioni della fase di costruzione

Così come l'applicazione BIM ricostruisce gli inviluppi dei carichi variabili, ricostruisce anche i risultati dell'analisi della costruzione per fasi a partire dagli output parziali di midas Civil. Pertanto, è necessario esportare i risultati da midas Civil alla fine di ogni fase (impostazione predefinita) e all'inizio di ogni fase. Per garantire che l'applicazione BIM disponga di informazioni complete per "ricostruire la costruzione a tappe", l'opzione "Fasi aggiuntive" deve essere selezionata nella finestra di dialogo delle impostazioni della costruzione a tappe (Carica -> Fase di costruzione -> Definisci C.S.) per tutte le tappe. Se questa opzione non è attivata, i passi aggiuntivi per la fase saranno creati in IDEA StatiCa BIM, ma i valori delle forze interne non saranno compilati.

8. Aggiunta del caso di carico zero alla combinazione di inviluppi in midas Civil

Quando si valuta la combinazione Envelope, midas Civil segue rigorosamente la logica matematica e valuta il valore minimo come il valore matematicamente più basso e il valore massimo come il valore matematicamente più alto dell'insieme dei casi di carico definiti.

Al contrario, l'applicazione BIM tiene automaticamente conto delle situazioni in cui nessun carico variabile è applicato alla struttura quando si valuta la combinazione di carichi variabili dell'inviluppo. Quando si valuta l'inviluppo dai casi di carico con effetti (nella sezione specifica della struttura!) dello stesso segno, ad esempio positivo, l'applicazione BIM valuterà il valore massimo positivo come il massimo e zero come il minimo - il che significa che non viene applicato alcun carico variabile alla struttura.

Se i singoli casi di carico nella combinazione Envelope in midas Civil risultano in forze con lo stesso segno, è necessario aggiungere un caso di carico zero (vuoto) alla combinazione Envelope. In questo modo si considera anche che nessun caso di carico variabile può essere applicato alla struttura dal gruppo di casi di carico variabili nella combinazione Envelope di midas Civil. Questo assicura la coerenza dei risultati tra midas Civil e l'applicazione BIM.

Se la combinazione d'inviluppo fornisce valori massimi e minimi di segno opposto nelle singole sezioni (la grande maggioranza dei casi), l'aggiunta di un caso di carico nullo alla combinazione d'inviluppo non è necessaria.

9. Considerazione dei fattori r_sup e r_inf per la valutazione SLS

Le verifiche degli stati limite di esercizio (SLS) in IDEA StatiCa RCS tengono automaticamente conto dell'influenza dei fattori r_inf e r_sup , definiti nella norma EN 1992-1-1; 5.10.9 (1) per gli effetti della precompressione. Pertanto, non è necessario considerare questi fattori quando si creano le combinazioni SLE in midas Civil. Se questi fattori fossero applicati in midas Civil, verrebbero applicati una seconda volta nell'applicazione RCS.

Tuttavia, è chiaro che quando si progetta un ponte, un ingegnere ha bisogno di calcolare e visualizzare, ad esempio, gli inviluppi degli sforzi normali nelle fibre estreme della sezione già in midas Civil. Pertanto, prima di esportare nell'applicazione BIM, è necessario disattivare queste combinazioni SLS, compresi i fattori_rinf e _rsup .

Un'alternativa è importare le combinazioni SLS, compresi i fattori, ma nell'applicazione RCS impostare i valori dei fattori anello e gruppo su 1,0. Ulteriori informazioni su questo problema sono disponibili nell'articolo Come vengono considerati i fattori r_inf e r_sup per le combinazioni SLE.

10. Verifica degli inviluppi tra midas Civil e IDEA StatiCa BIM

La verifica della correttezza dei carichi importati in IDEA StatiCa BIM è sempre altamente raccomandata. Questo può essere fatto facilmente confrontando gli inviluppi delle forze interne tra midas Civil e IDEA StatiCa BIM (BIM app). Ad esempio, la procedura standard di midas Civil prevede che un'unica combinazione "finale" di inviluppi di Stati Limite Ultimi (ULS) combini tutte le combinazioni parziali di ULS, ed è quindi sempre consigliabile, dopo l'importazione, confrontare questo inviluppo finale con i risultati "ricostruiti" nell'applicazione BIM.

Tuttavia, quando si confrontano gli inviluppi per un modello di calcolo con una sezione trasversale in calcestruzzo-calcestruzzo (composita), emerge una differenza tra midas Civil e IDEA StatiCa BIM per quanto riguarda il centroide considerato della sezione trasversale per la valutazione dei momenti flettenti. Il programma Midas Civil riferisce tutte le forze interne (compresi gli effetti di precompressione) al centroide della sezione trasversale attualmente attivata. In IDEA StatiCa BIM, le forze interne sono ricalcolate al centro della sezione trasversale finale durante l'intera costruzione a stadi. Questa differenza nel punto di riferimento, rispetto al quale vengono valutati i momenti flettenti e i loro inviluppi, influenza naturalmente i risultati. Pertanto, per le sezioni trasversali a stadi, è necessario confrontare, ad esempio, gli inviluppi delle forze di taglio tra midas Civil e l'applicazione BIM. Maggiori informazioni su questo tema sono disponibili nell'articolo Sezioni trasversali composte - Forze interne diverse in midas Civil e IDEA StatiCa.