Ontwerp verbindingen in slechts een paar klikken!

Geen tijd om te rusten

Waarom is het zo belangrijk om de innovatietrends bij te houden? In één woord: productiviteit. Het is geen geheim dat het aantal nieuwe bouwkundig ingenieurs en studenten aan technische universiteiten afneemt. Helaas wordt verwacht dat het aantal in de toekomst eerder zal afnemen dan toenemen.

Ondertussen zorgen eisen op het gebied van ontwikkeling en ontwerp, snellere bouw in ontwikkelingslanden, huisvestingsbehoeften en de drang naar kosten- of milieuoptimalisatie voor de behoefte aan kortere projecttijden. Met minder mensen en meer werk wordt een hogere productiviteit essentieel.

Gelukkig stelt technologie ons in staat om aan deze eisen te voldoen, zodat we ontwerpen die anders langer zouden duren met traditionele methoden, binnen enkele minuten kunnen voltooien.

Wat nu?

De echte vraag is: wat zijn onze opties? Eerlijk gezegd zijn er heel veel. Het is bijna genoeg om iemand gek te maken! De sleutel is om ze te begrijpen, en de eerste stap is zelfs om te weten wat er op de markt beschikbaar is. IDEA StatiCa biedt verschillende opties om verbindingen te ontwerpen met slechts een paar klikken. Sommige bestaan al een tijdje, terwijl andere, zoals parametrische templates en het automatisch ontwerpen van lassen en bouten met behulp van machine learning (AI), pas recent zijn geïntroduceerd in de nieuwste IDEA StatiCa v24.0. Laten we hier meteen dieper op ingaan.

Parameters in IDEA StatiCa en parametrische templates

Ik zal me concentreren op de parameters die direct in IDEA StatiCa kunnen worden ingesteld en de parametrische templates, omdat deze mijn absolute favoriet zijn. Het mooie is dat zowel zeer ervaren professionals als junioren er hun voordeel mee kunnen doen.

Vrijwel iedereen kan de ontwikkelaarsmodus/tabblad in IDEA StatiCa Connection activeren. Hier kun je parameters instellen die kunnen worden gekoppeld aan specifieke componenten op basis van je opgegeven logica. Dus als je een component wijzigt, passen de andere gekoppelde elementen zich automatisch aan.

Zie bijvoorbeeld de afbeelding hieronder. Ik kan aangeven dat als de breedte van de verbreding verandert, de positie van de verstijvers ook verandert volgens mijn voorinstellingen. Hetzelfde geldt voor alle lassen, enz. Op deze manier kan ik meerdere eigenschappen met elkaar verbinden, waardoor ik veel tijd bespaar doordat ik niet steeds dezelfde handmatige aanpassingen hoef te doen als er een wijziging nodig is.

Begint u het te begrijpen?

Vanaf versie 24.0 zijn we nog een stapje verder gegaan met deze parameters. We hebben parametrische templates toegevoegd aan de Connection Library, die toegankelijk is binnen de applicatie. Nu kun je niet alleen gebruikmaken van de bestaande templates en ze gebruiken voor het matchen van topologieën, maar je kunt ook hun instellingen verkennen bij het maken van je eigen verbindingen. Uiteraard kunt u de templates die u aanpast opslaan voor verder gebruik of ze delen met anderen in uw bedrijf.

Dit is slechts een kort overzicht van hoe het werkt. Als je meer technische details wilt weten, lees dan de bijbehorende release notes of verken de optie direct in de applicatie.

Ik zal proberen een aantal mogelijke workflow-voorbeelden te geven waarbij ik het gebruik van parametrische templates het handigst vind en waarbij jij je voordeel kunt doen met deze functie.

• Je hebt te maken met een complexe structuur (luchthavenhal, stadion of iets anders) waarbij de topologie van verbindingen in één project wordt herhaald. In plaats van telkens dezelfde handelingen opnieuw uit te voeren, kun je een enkel template definiëren dat je kunt hergebruiken. Vervolgens pas je elke parameter in het Ontwerp gedeelte aan door middel van eenvoudige inputs.
• Als senior engineer die toezicht houdt op een junior collega, probeer je de volledige controle over het model te behouden en tegelijkertijd te zorgen voor een efficiënte verificatie van de resterende verbindingen. In eerste instantie maak je een model waar je vertrouwen in hebt. Vervolgens kan je junior collega de afmetingen aanpassen zonder het model zelf te veranderen, zodat er geen extra bewerkingen nodig zijn.

• Je werkt aan offshore constructies waarbij je hetzelfde type verbindingen steeds herhaalt. Sla uw parametrische templates op voor hergebruik in meerdere projecten.

Ik denk dat je nog wel andere manieren kunt bedenken om parametrisatie te gebruiken. Maar laten we eens kijken wat we hier nog meer hebben, want het verhogen van de efficiëntie is niet alleen afhankelijk van parametrisatie. Er zijn andere alternatieve opties beschikbaar voor het ontwerpen van verbindingen.

Automatisch ontwerp van de componenten

Vanaf nu kun je het ontwerpen van lasnaad voor las vergeten. Hoe zou je het vinden om gewoon op een knop te klikken en de maten worden automatisch ontworpen? In IDEA StatiCa hebben we verschillende opties voor lassen, maar ook iets voor bouten.

Lassen kunnen automatisch worden ontworpen op basis van de geschatte capaciteit of de sterkte van de verbonden platen (ductiliteitsniveau), afhankelijk van welke optie je kiest.

Het lasontwerp volgens ductiliteitsniveau wordt berekend volgens formules uit de normen. De belangrijkste invoer hierbij zijn de dikte en het materiaal van de verbindingsplaten, waaruit vervolgens de waarden voor de lassen worden bepaald. Er zijn drie niveaus van vervormbaarheid die je kunt kiezen: Minimale vervormbaarheid/Volle Sterkte/Oversterkte 

Kortom, het gaat erom wat je verwacht van het lasgedrag en waar je het wilt gebruiken. Ontwerpen voor minimale vervormbaarheid zorgt ervoor dat brosse breuk niet optreedt terwijl plastificatie binnen de las toch mogelijk blijft (de las bezwijkt nog steeds als eerste). De tweede optie (volle sterkte) produceert een dikkere las en betekent in de praktijk dat de weerstand van de las hoger is dan die van de plaat (plastificatie van de plaat treedt eerst op). Het algoritme voor het bepalen van de lasdikte resulteert in nog dikkere lassen, waardoor de lassen aanzienlijk sterker zijn dan de verbonden plaat. Het doel is om de veiligheid te verhogen in plastische ontwerpbenaderingen en voor cyclische belastingsscenario's, zoals seismische belastingen.

Naast de bovenstaande optie is er het lasontwerp volgens voorspelling van de capaciteit. En dat is DE innovatie.

Er is al veel gezegd over de voordelen van AI. De tijd is gekomen voor praktische toepassingen, en eindelijk iets nieuws in plaats van alleen de oude vertrouwde chatbots. Met geautomatiseerde ontwerpen, of het nu gaat om lassen of bouten, betreden we een compleet andere dimensie als het gaat om het versnellen van processen. Deze functionaliteit op maat voor Eurocode (EN) projecten schat de capaciteit van alle lassen binnen het model. Het maakt gebruik van machine learning-gegevens die duizenden lasmodellen omvatten die zijn onderworpen aan verschillende belastingsscenario's. Het voorspellen van de lascapaciteit houdt rekening met zowel het ontwerp van de verbinding als de belastingseffecten.

Een soortgelijke optie is ontwikkeld voor bouten. Het automatische ontwerp van bouten in afschuiving kan een efficiënt ontwerp voor lipplaten of lassen voorstellen door rekening te houden met de afschuifbelasting. Het boutontwerp wordt automatisch aangepast om de belasting te weerstaan met behoud van het gespecificeerde gebruiksniveau.

Wat vind je daarvan? Ik zou zeggen dat het tot nu toe behoorlijk geavanceerd is. Veel mogelijkheden, en we gaan maar door...

Parametrisch ontwerpen met de Grasshopper-plugin

Gerelateerd aan ons onderwerp is de mogelijkheid van parametrisch ontwerpen met behulp van de Grasshopper Plugin, maar dat is zo'n lang onderwerp dat het beter geschikt is voor een andere post. Ondertussen kan iedereen die geïnteresseerd is in dit onderwerp ons reeds gestreamde webinar over hetzelfde onderwerp bekijken.

De toekomst is hier

Zoals je ziet, zijn er talloze manieren om je workflow te verbeteren. Met de toenemende druk op productiviteit proberen we ook functies uit die kunnen helpen om je ontwerpen te versnellen. Ik raad je aan om ze individueel uit te proberen en aan te passen op basis van de specifieke ontwerpen waar je aan werkt. Hoewel het in eerste instantie misschien overweldigend voelt, zullen de voordelen van deze nieuwe opties al snel opwegen tegen de aanvankelijke uitdagingen.