Yıllarca "normal" çelik yapılar tasarladıktan sonra (depolar, çerçeveler, tekrarlayan mantıkla kurgulanmış salonlar) bir anda uzayda eğik duran bir direğe, sezginizin hemen benimsemediği yönlerden çeken kablolara ve yapısal detaylardan çok mekanik heykellere benzeyen birleşimlere bakarken buluyorsunuz kendinizi. Yakın zamanda, ixCube 4-10 yazılımının arkasındaki şirket ixRay ile birlikte düzenlediğimiz membran yapılar ve çelik birleşimleri üzerine webinarda tam olarak bununla karşılaştık.
İlk bakışta tanıdık geldi. Bir global model, birkaç yük durumu ve detayların temel bir çizimi. Ancak düğüm noktalarını modellemeye başlar başlamaz işler ilginçleşti.
Global analiz işin kolay kısmı
İş akışı, bizim çoğu projede olduğu gibi başladı. Direkler, kablolar ve kumaşın birlikte çalıştığı bir membran yapı, ixCube 4-10 içinde global olarak analiz edildi, yük durumları hazırlandı, deformasyonlar kontrol edildi ve her şey Gerry tarafından derli toplu hale getirildi. Direkler, kablolar ve membran, hepsi üzerine düşeni yapıyor, form bulma tamamlanmış ve herkes memnun (neyse, bu herkese açık bir webinardı, değil mi?).
Sonra birleşimleri ben devraldım.
IDEA StatiCa Checkbot burada da yardımcı oluyor. BIM bağlantısı sayesinde geometri, kesitler ve yük kombinasyonları doğrudan ixCube 4-10'dan IDEA StatiCa'ya aktarılıyor. Kuvvetleri elle yeniden yazmak ya da koordinat sistemleriyle uğraşmak gerekmiyor.
Birden geometri önem kazanıyor. Hem de çok
Düğüm noktaları içe aktarıldığında, membran birleşimleri ile "normal" çelik detayları arasındaki fark hemen belirginleşti.
Düğüm noktalarının duvar kağıdı desenleri gibi tekrarlandığı standart çelik yapıların aksine, burada her birleşim kendine özgüydü. Kabloların garip açılarla geldiği direk başlıkları, betonla etkileşen ankraj düğüm noktaları, pimler ve her yerde eksantrisiteler.
Ama işin en kötü yanı, bu dünyanın ortogonal olmaması! Membran yapılar uzaysal bir karmaşa: birbirine dik elemanlar yok, plakalar nadiren dikdörtgen ve kuvvetler çoğunlukla eksenel; ta ki açılar yüzünden öyle olmayana kadar.
Bir birleşim şablonu seçip cıvata sayılarını ayarlamak yerine, tasarım eski usul manuel işlemler dizisine dönüştü. Uzman bir Connection uygulaması kullanıcısı olarak beni, yani kıçımı... ıhım, itibarımı kurtaran şey, uygulamada şekillendirmek yerine gerçek şekilli köşe plakalarını DXF dosyalarından içe aktarmak oldu.
Ayrıca kafamı daha da zorladım, özellikle plakaları eleman vektörlerine uyacak şekilde uzayda konumlandırırken. Burada, Origin'i Eleman LCS veya Plaka olarak ayarlamaya yarayan Takviye levhası işlem seçeneği de gerçekten çok işe yaradı. Sonrasında iş, X ve Y ofsetleri ile dönme üzerinde tam bir milimetrik poker oyununa dönüştü ve açıkçası tuhaf biçimde tatmin ediciydi.
Pekâlâ, bu biraz zaman aldı. Ama bu teknikler işe yaradı ve kırmızı düğmeye (merak edenler için, Calculate) basmaya çok daha yaklaşmıştım.
Kablolar kiriş değildir
Ancak ondan önce biraz daha ince ayar gerekiyor. Varsayılan olarak birleşim modelleri, elemanların tüm iç kuvvet bileşenlerini ilettiğini kabul eder. Kirişler ve kolonlar için sorun yok. Kablolar için tamamen yanlış.
Membran yapılarda kablolar çekmeyi taşımak için vardır. Hepsi bu. Eğilme momenti yok, dönme rijitliği yok, kesme yok. IDEA StatiCa Connection kabloları modelleyebilir mi? Hayır. Ancak bir geçici çözüm var ve gayet iyi bir çözüm. Kablonun kendisi ve çekme mekanizması üreticinin sorumluluğunda ve zaten sertifikalı. Burada önemli olan, kablonun çektiği birleşim. Bu nedenle kablo, bunun yerine dolu bir çubuk olarak modellenir; tüm parametreler BIM bağlantısı üzerinden aktarılan kabloya göre belirlenir.
Pimler cıvata grubu değildir
Membran yapılar, mekanik olarak tüm işi tek bir pimin yaptığı birleşimlerle doludur. IDEA StatiCa, bağlanan elemanların uç mesnetlerini sanal olarak ayarlayarak gerçek bir tek pimli birleşimi modellemenizi sağlar.
Teknik olarak bunu, eleman özelliklerinde tek tıkla yapıyorsunuz: kablo elemanlarını N-Vy-Vz model tipine geçiriyorsunuz. Kuvvet girdisi zaten hazır, çünkü global SEA modelinden yalnızca çekme kuvvetleri aktarılıyor. Bu durumda normal kuvvet dışındaki her şeyi serbest bırakmak, yeşil onay işaretleri almak için bir yazılım hilesi değildir. Yapısal gerçekliğin modele yetişmesidir.
Bu adımı atlarsanız, hesaplanan ama fiziksel olarak anlamsız bir birleşimle ya da daha büyük olasılıkla "analiz %0" mesajıyla sonuçlanan, hesaplanamayan bir mekanizmayla karşılaşabilirsiniz.
Şimdi kırmızı düğmeye basma ve onunla gelen dopamin salınımı zamanı.
(CB)FEM'in gösteri yaptığı yer burası
Sonuçların ortaya çıkışını izlemek gerçekten eğlenceli. Eurocode'un gerektirdiği yeşil/kırmızı geçti-kaldı tablolarını ve iş gününüzü bitirmek için bir PDF raporunu yine alıyorsunuz. Ama bunun yanında, tuhaf şekilli plakalar boyunca akan gerilme alanlarını, pim delikleri çevresindeki yığılma bölgelerini ve mühendislik sezginizle hemen örtüşen ya da onu sorgulatan deformasyon şekillerini de görüyorsunuz.
Hangi plakanın gerçekten çalıştığını, hangisinin sadece güneşlendiğini net biçimde görebiliyordunuz.
Membran yapılar için bu paha biçilmez. Bunlar, "denklemi sağlıyor" demenin yetmediği detaylardır. Neler olduğunu görmeniz gerekir. Ve evet, bazen belirleyici bileşen hiç beklediğiniz olmayabilir.
Son düşünceler
Membran yapılar için çelik birleşimler tasarlamak zorlu bir iştir. Sizi hassas olmaya, gerçek davranışa saygı duymaya ve basitleştirilmiş varsayımların arkasına saklanmayı bırakmaya zorlar. Ancak özellikle gerçekte düşündüğünüzü modellemenize izin veren araçlara sahip olduğunuzda, derinden tatmin edicidir de.
IDEA StatiCa başlangıçta bu tür birleşimler için geliştirilmedi, ancak biraz beceriyle ya da biraz tavsiyeyle beklediğinizden çok daha iyi performans gösteriyor.
Rubik Küpü tamam. Sıradaki meydan okuma: Rubik'in Oniki Yüzlüsü 😉.
Kaynaklar
Kendi projenizde denemek ister misiniz? Örnek dosyaları indirin ve doğrudan IDEA StatiCa'da açın:
Ya da tüm iş akışının anlatıldığı webinar kaydını izleyin.
IDEA StatiCa'nın özelliklerini kendi başınıza keşfedin. İki hafta ücretsiz.
14 gün ücretsiz erişim