Почему применяют трехмерные модели в расчете конструкций?

В настоящее время в проектировании конструкций все чаще используются 3D-модели. Но есть ли в этом смысл или мы просто следуем тенденции? Мы задали себе этот вопрос в подкасте Dlubal. Вот краткое изложение эпизода.

Хотите услышать весь разговор о 3D-моделях и их использовании? Полную версию серии можно найти здесь:

# 002 Почему 3D-модели в проектировании конструкций?

Новые технологии и новые модели

Такие конструкции, как мосты или офисные комплексы, на самом деле трехмерны. В прошлом невозможно было рассчитать трехмерные модели и конструкции, поэтому конструкции приходилось упрощать и разбивать на плоские подсистемы. Однако благодаря мощным компьютерам и программному обеспечению теперь можно обойтись без этих упрощений. Расчет 3D моделей возможен и может быть подкреплен цифровыми трендами, например, B. BIM или новыми возможностями для реалистично визуализированных моделей.

При проектировании конструкций важна конструктивная концепция: Как подготовить расчеты конструкций и как структурировать весь проект конструкций? Вначале необходимо обсудить, как работает конструкция, как действуют соответствующие направления нагрузок, могут ли все нагрузки передаваться на фундаменты, каким должно быть расстояние между соответствующими колоннами и балками сечения и т. Д. хорошо подходит для этого, благодаря чему соответствующие силы могут быть прочитаны и поняты гораздо лучше.

Устойчивость также играет важную роль в расчете. Однако в 2D-статике его часто игнорируют, поскольку там используются идеализированные модели. Это может быть проблемой, особенно с более сложными конструкциями. Но что такое стабильность? Например, когда в СМИ говорят о стабильности, на самом деле они имеют в виду устойчивость. В качестве примера того, что на самом деле означает устойчивость, представьте себе длинную линейку. Ее можно медленно сгибать, и она может выдержать некоторое время, пока наконец не сломается. Конструкции деформируются, что в определенной степени является нормальным, пока не будет превышена критическая точка. В 3D вы можете гораздо лучше увидеть или вообще увидеть, где возникают проблемы с точки зрения устойчивости, и вы можете им противодействовать. Как заключение, провал глобальной стабильности понять гораздо проще.

BIM модели

BIM предоставляет такие хорошо идеализированные 3D-модели в качестве основы для проектирования конструкций, которые могут быть использованы для расчета с самого начала. В идеале, 3D-модель BIM поставляется непосредственно из CAD-модели архитектора, что экономит значительное количество времени. Эта модель является полезным способом предварительного проектирования и оценки правильной конструкции для расчета конструкций.

Почему вы не можете ‘ сразу продолжить использовать модели BIM? Еще одна тенденция: Полная совместимость параметрического проектирования с программным обеспечением для архитектуры, чтобы вы могли и далее использовать его напрямую. Процессы обмена данными в BIM еще не работают должным образом, но они становятся все лучше и лучше.

В чем преимущества 3D-моделей?

Многие строительные конструкции не могут быть описаны и рассчитаны в 2D, когда их геометрия и конструкция становятся более сложными. Примерами являются конструкции произвольной формы или мембранные конструкции, такие как Олимпийский стадион в Мюнхене. При использовании 2D ожидается повышенная безопасность. Более экономичный расчет возможен с помощью 3D-модели.

Еще один важный фактор при расчете — ветровая нагрузка. Инженеры-строители берут деньги за свои расчеты. Сюда входят постоянные нагрузки, например, на конструкцию перекрытия или нагрузки от транспорта. Снеговые нагрузки по-прежнему относительно четко регулируются, но с ветровыми нагрузками это относится только к упрощенным формам и геометриям. При расчете ветровой нагрузки вопрос заключается в том, как правильно применить соответствующие подходы к нагрузке. В традиционной статике до сих пор использовались расширенные подходы, чтобы оставаться в безопасности. Теперь существуют программные инструменты с цифровыми аэродинамическими трубами для более экономичных расчетов. Они работают только с 3D-моделью.

Другой момент — это динамический анализ. Расчеты землетрясений также работают почти исключительно с 3D-моделями. Формы колебаний, колебания и частоты — это результаты, на которые должен обратить внимание инженер-строитель, чтобы оценить, может ли конструкция выдержать данную сейсмическую нагрузку.

• Оцифровка революционизирует планирование и расчеты.

С 3D-моделями вы также можете гибко реагировать на изменения, которые постоянно происходят в процессе проектирования. Для процесса строительства важно четко понимать, что конструктивно возможно и какие изменения были или должны быть сделаны.

В настоящее время полная 3D модель конструкции создается автоматически, а измененные силы в системе немедленно передаются от компонента к компоненту. Если вы позволите программе выполнить повторный расчет, модель будет актуальной, и каждый может получить к ней доступ. Компенсируются дополнительные усилия, возникающие в начале из-за тщательного ввода всех значений.

Раньше использовалась статика положения. Идентифицируются и рассчитываются отдельные компоненты конструкции. Опорные элементы, такие как стены и т.д., — это элементы, на которые инженер-строитель смотрит в своих расчетах, идентифицирует их и указывает соответствующие размеры и сечения, с которыми затем работает компания-исполнитель.

3D-модели также полезны для детальной статики. Сюда относятся соединения стальной конструкции, в которых несколько стержней или соединений отходят от точки или узла. Программное обеспечение FEM упростило выполнение таких сложных расчетов и узлов, что привело к гораздо более экономичным результатам.

Другие побочные эффекты 3D-моделей — более четкие результаты даже для людей, которые не знакомы с предметом. Полную модель в 3D легче понять, чем множество частичных моделей. Также визуализируются деформации, напряжения и силы. 3D-модели производят на участников профессиональное впечатление: Инженер-строитель приобретает хороший имидж, и клиенты доверяют ему больше.

Смету расходов можно продолжить на 3D-моделях и определить размеры. Вы можете очень гибко оптимизировать модель с точки зрения формы, функций и веса, и это можно сделать быстро. Для больших строительных проектов и более сложных геометрий 3D-модели предлагают явные преимущества.

Однако 2D и 3D статика не должны стоять на пути или конкурировать, а должны дополнять друг друга. Каждый из них хорошо подходит для разных расчетов. В конечном итоге выбор остается за инженером.

Почему применяют трехмерные модели в расчете конструкций?

Конструкции являются по своей природе трехмерными. Так как раньше было невозможно выполнить расчеты на трехмерных моделях, то конструкции были упрощены и разделены на плоскостные подсистемы. С ростом производительности компьютеров и соответствующих программ сегодня зачастую можно отказаться от подобных упрощений.Эту тенденцию усиливают цифровые направления, такие как информационное моделирование строительства (BIM) или новые возможности для создания реалистичных визуализированных моделей. Но действительно ли 3D модели дают преимущество или мы просто следуем современным тенденциям? В нашей статье приведено несколько аргументов в пользу работы с 3D моделями.

Конструктивная концепция и устойчивость

В начале строительного проекта необходимо детально обдумать, каким образом должна функционировать конструкция. Возникает много вопросов, например максимально возможный шаг колонн и балок, расположение стропильных и стеновых связей, изготовление фундамента. Требуется расчет несущей конструкции здания.

Даже у зданий, которые кажутся очень простыми, могут возникнуть вопросы исключения элементов жесткости или их оптимального расположения. При работе с планами, фасадами и разрезами не так просто понять способ передачи и траекторию нагрузок. Кроме того, 3D модель позволяет лучше понять распределение сил и их передачу к фундаменту. Понимание функции конструкций является основой для эффективного проектирования всей конструкции. Выявление недостатка устойчивости также имеет огромное значение с точки зрения безопасности.

В упрощенной плоскостной двумерной модели проблемы устойчивости, такие как потеря продольной устойчивости или простое опрокидывание конструкции, исключены по определению. Подобные проблемы не возникают во время расчета, поэтому их можно упустить из виду. В трехмерных расчетах при этом проектировщик вынужден учитывать механизмы пространственного выхода из работы. Таким образом, ошибки проектирования конструкций в большинстве случаев непременно обнаружатся в расчете.

3D Модель

Модель | Стальной каркас для высокостеллажного склада

В трехмерном проектировании можно лучше оценить вероятность общей потери устойчивости по целой модели.

• Стальная конструкция — высокостеллажный склад, устойчивая форма

Информационное моделирование строительства предоставляет 3D модели

Использование современных методов проектирования, таких как информационное моделирование строительства, основано на 3D-моделях. Они являются также основой для проектирования конструкций и могут послужить обобщенными исходными моделями для расчета. Таким образом, в идеальном случае уже имеется 3D модель для расчета конструкций, благодаря чему мы можем сэкономить свое время.

Во многих случаях, когда требуется предварительный расчет или простая оценка конструкции для нахождения подходящего варианта, это может быть быстрым и полезным решением. Еще одна тенденция заключается в полностью параметризованном проектировании, когда расчет конструкций в полной мере связан с архитектурным программным обеспечением. С помощью целенаправленных изменений параметров можно проверить и автоматически рассчитать множество вариантов.

• BIM процесс для интегрированного расчета конструкций

Двумерности недостаточно для всех конструкций и типов зданий

Если здание нельзя легко разделить на части конструкций с четкой передачей нагрузок, то зачастую не существует другого способа, кроме применения 3D-модели. Не все здания имеют регулярную структуру. Это усложняет и затрудняет контроль передачи нагрузок. Поскольку возникают неопределенности, то приходится работать с максимальными допущениями нагрузок, чтобы не допустить ошибок. Это приводит к неэффективным результатам.

• Стеклянные конструкции произвольной формы в торговом центре Xujiahui в Шанхае, Китай (© Novum Structures LLC)

• Функция светового люка во внутренней области (© Novum Structures LLC)

• Программы для расчета и проектирования стеклянных конструкций

Моделирование воздействий на общей модели часто яснее и проще.

Программы для трехмерного расчета могут автоматически генерировать нагрузки для стандартизованных форм здания, например, собственный вес, ветровые или снеговые нагрузки. Обязательным условием является знание размеров здания. Если вы используете полные модели, то можете легко получить данные размеры из модели. Можно автоматически применить к конструкции профили ветровой и снеговой нагрузки. При изменении геометрии нагрузки изменяются автоматически. Моделирование в цифровой аэродинамической трубе возможно только для 3D моделей.

Динамический расчет двумерных моделей зачастую недостаточен

При выполнении сейсмических расчетов или других динамических расчетов возникают пространственные собственные формы, которые необходимо учесть.

3D Модель

Модель | Крыша АЗС

Также необходимо соответствующим образом произвести наложение сейсмических возбуждений в направлениях x и y. Особую роль играют случайные скручивающие нагрузки. Таким образом, без применения 3D-моделей можно обойтись только в самых простых случаях.

• Your browser does not support the video tag.

  Кровля АЗС, естественная вибрация

• Результирующий модульный расчет железобетонной конструкции в RFEM 6

• Модальный анализ

Гибкость при внесении изменений

Для процесса проектирования характерно внесение изменений. Для строительного процесса важно всегда знать, что можно реализовать с конструктивной точки зрения и какие изменения выполнимы. В традиционном расчете конструкций это может означать, что все допущения нагрузок должны быть пересмотрены.

В полной трехмерной модели конструкции измененные силы автоматически включены в систему и передаются от одного элемента другому. При выполнении нового вычисления все расчеты обновляются. Обычно этим компенсируется первоначально более высокая трудоемкость ввода данных.

Проблемные условия опирания при создании частичных моделей

При выделении частичных моделей из общей модели необходимо задать точки соединения частичной модели с вводом опор. Поскольку жесткости в данных точках соединения в большинстве случаев неизвестны или трудно определимы, то для упрощения применяются шарнирные или жесткие опоры. Такие допущения являются правильными только при определенных условиях и неизбежно приводят к иным результатам по сравнению с моделями, в которых жесткости в данных точках соединения получены из общей модели.

Детальный расчет конструкций имеет смысл только с 3D моделью

Применение трехмерных оболочечных моделей, например в расчете соединений стальных конструкций, соответствует современному уровню техники. Без 3D решения подобные расчеты бы были невозможны. В подобных случаях применение 3D моделей не подвергается сомнению, оно просто необходимо. Поэтому не вполне понятно, почему бы трехмерные расчеты не следовало применить для расчета целых зданий.

Сопутствующие эффекты трехмерного мира

Во многих случаях 3D расчетная модель предоставляет гораздо более наглядный результат, чем несколько меньших частичных моделей. Конструктивные свойства можно понять гораздо лучше, кроме прочего, благодаря визуальному изображению деформаций, напряжений и сил.

Данные модели также производят хорошее профессиональное впечатление на заинтересованные стороны и обеспечивают хорошую репутацию проектировщикам. Кроме того, модели можно применить для определения объема работ и расчета затрат. Благодаря упомянутой гибкости можно оптимизировать форму, функции и массу.

• Детский сад в городе Швёйх, Австрия (© AGA-Bau)

• Вверху:

• Сверху: физическая модель Revit, посередине: аналитическая модель Revit, снизу: RFEM модель (© AGA-Bau)

• Детский сад (© AGA-Bau)

Заключение

Существует множество причин, по которым рекомендуется применять 3D модели в расчете и проектировании конструкций. При этом двумерные и трехмерные модели не конкурируют друг с другом, а дополняют друг друга. Конечно, существуют простые случаи, когда 3D модель не дает преимуществ и более эффективных результатов. В любом случае именно инженер-проектировщик решает, какой способ моделирования выбрать.

KB 001680 | Почему применяют трехмерные модели в расчете конструкций?

Зачем подавать заявку — Центр равенства в обучении ACTЦентр равенства в обучении ACT

Зачем подавать заявку — Центр равенства в обучении ACTЦентр равенства в обучении ACT

Подпишитесь на нас в Твиттере
Поставьте нам лайк на фейсбуке
Свяжитесь с нами

Перейти к содержимому

Этой осенью студенты по всей стране будут подавать заявления в колледжи и праздновать свои планы на будущее. Сотни тысяч из них сделают это, когда школы во всех 50 штатах и ​​округе Колумбия проведут мероприятия в рамках кампании по подаче заявлений в американские колледжи (ACAC). Чтобы отпраздновать сезон подачи заявок в колледжи и наших студентов, ACAC призывает принять участие в кампании #WhyApply в социальных сетях.

Что такое #WhyApply Day?

День #WhyApply (в колледж) спонсируется Кампанией по подаче заявлений в американские колледжи, инициативой Центра справедливости в обучении ACT, который каждую осень сотрудничает с тысячами средних школ по всей стране для проведения мероприятий в поддержку учащихся через процесс подачи заявления в колледж, особенно студенты колледжей в первом поколении и выходцы из семей с низким доходом, которые в противном случае не могли бы подать заявление в колледж. В этом году мы ожидаем, что в период с сентября по декабрь 6000 старших школ проведут мероприятия по заполнению заявлений.

Чтобы отпраздновать почти 500 000 студентов, которые примут участие в этих мероприятиях по подаче заявок, #WhyApply Day открывает сезон подачи заявок и поощряет студентов. Хотя государственные кампании и местные мероприятия будут проходить с сентября по декабрь, цель #WhyApply Day — открыть сезон и использовать социальные сети для поощрения студентов, когда они начинают процесс подачи заявок.

Как выразить свою поддержку0012 ACAC призывает всех надеть одежду для колледжа (футболку, кепки, значки и т. д.) и рассказать, почему, по вашему мнению, учащиеся должны поступать в колледж и/или почему вы подали документы в колледж, используя хэштег #WhyApply. Затем поделитесь своим ответом в своей любимой социальной сети (TikTok, Facebook, Instagram, Twitter). Поощряйте своих друзей, родственников и коллег делать то же самое. Не знаете, что опубликовать? Вы можете:

• Введите короткий ответ в свой статус
• Снимите на видео себя, своих детей или друзей, отвечая на вопрос
• Нарисуйте картинку, изображающую ваши причины
• Напишите свой ответ на листе бумаги (не стесняйтесь использовать предоставленный шаблон #WhyApply) и опубликуйте фотографию, на которой вы держите его
• Поделитесь изображением или фотографией с вашей целью

Подробнее:

• 2022 #WhyApply пресс-релиз
• Статья в Forbes: празднование #WhyApply вместе

Загружаемые ресурсы

Как продвигать #WhyApply

Взаимодействие с социальными сетями

Следующие ресурсы помогут вам понять, как взаимодействовать с хэштегом #WhyApply в каналах организации или личных социальных сетях.

• Взаимодействие с социальными сетями
• Веб-семинар: Что, если… мы могли бы провести #WhyApply Day в социальных сетях?
• Шаблон контента и календарь WhyApply для Canva Graphics
• Настраиваемая графика #WhyApply — папка Canva
• Учебное пособие по использованию настраиваемой графики WhyApply на Canva
• Рамка профиля Facebook #WhyApply (перейдите в Facebook, выберите «Рамки профиля» и выполните поиск по #WhyApply)
• Фильтр Snapchat #WhyApply

Графика

#IПрикладные ресурсы для студентов

Ниже приведены ресурсы, которые студенты могут отметить при подаче заявления в колледж. Попросите учащихся опубликовать фото или видео, используя хэштег #IAApplied.

• Настраиваемая графика для Canva
• Рамка профиля Facebook #IApplied (перейдите на Facebook, выберите «Рамки профиля» и выполните поиск #IApplied)
• Фильтр Snapchat # IApplied
• #IAApplied распечатка (английский)
• #IAApplied распечатка (испанский)

Блог «Справедливость в действии»

Будьте в курсе через блог Центра справедливости в обучении ACT, который предлагает передовые идеи и размышления о препятствиях и решениях, чтобы помочь учащимся, которые систематически недостаточно обслуживаются, добиться успеха в образовании и карьере.

Продвижение справедливости в области образования и доступа для всех учащихся. Посетите ACT.org.

© 2022
ACT Центр справедливости в обучении. Все права защищены. Дизайн сайта от AirTight Design.

Подпишитесь на нас в Твиттере
Нравится нам на Facebook

Четвертый ежегодный день #WhyApply вдохновляет тысячи студентов на поступление в колледж

ДЕЙСТВОВАТЬ

18 сентября 2020 г.

Празднование важнее, чем когда-либо В этом сезоне подачи заявлений, поскольку пандемия нарушает планы поступления в колледж

АЙОВА-СИТИ, Айова — Американская кампания по подаче заявлений в колледжи (ACAC), которая поощряет тысячи старшеклассников изучать и получать степень бакалавра или другие документы о высшем образовании каждый год путем подачи заявлений в колледжи, сегодня открывает активный сезон мероприятий. предназначен для поощрения большего количества студентов, особенно тех, кто из групп населения, которые традиционно недостаточно обслуживаются, подавать заявления в колледж.

Отмечая четвертое ежегодное мероприятие в социальных сетях #WhyApply Day, ACAC находит творческие способы преодоления COVID-19сбои.

«Путь в этом году для старшеклассников, желающих получить диплом колледжа или получить другое высшее образование, будет выглядеть и ощущаться по-другому из-за COVID-19 и необходимых изменений в социальном дистанцировании», — сказала Лиза Кинг, директор ACAC. «Важно, чтобы мы все собрались вместе и напомнили учащимся, особенно чернокожим, коренным американцам, латиноамериканцам и учащимся в первом поколении, что планирование на будущее должно продолжаться, даже несмотря на нынешние проблемы».

Устранив ранее существовавшие барьеры, мешающие некоторым учащимся подавать заявления в колледж, ACAC стремится обеспечить, чтобы все старшеклассники заполнили хотя бы одно заявление в колледж.

Идеи, инструменты для дня #WhyApply

Сегодня, в день #WhyApply, сторонники наденут одежду для колледжа и расскажут, почему, по их мнению, учащиеся должны подавать документы в колледж в социальных сетях. Они напишут свои ответы на распечатке #WhyApply (на английском и испанском языках) или цифровом шаблоне и опубликуют фото или видео с заявлением, используя хэштег #WhyApply и пометив дескрипторы ACAC (Twitter: @American_CAC, Instagram: @american_cac, Facebook : @AmericanCAC).

В 2019 году ACAC поддержал более 20 процентов выпускников средней школы 2020 года, готовящихся к поступлению в колледж. Около 7300 средних школ провели мероприятия кампании, в ходе которых более 760 000 старшеклассников помогли подать хотя бы одно заявление в колледж. Это привело к тому, что во время мероприятий ACAC было подано более 1,2 миллиона заявлений в колледжи.

Средние школы, заинтересованные в организации мероприятия по приему в колледжи, могут зарегистрироваться в качестве официальных принимающих сайтов, чтобы продемонстрировать свою приверженность поддержке старшеклассников в процессе подачи заявлений в колледжи.

Степень бакалавра еще более ценна во время экономического спада

Правозащитники отмечают, что даже во время этого экономического спада ценность диплома колледжа остается очень высокой. Bloomberg сообщает, что «из 20 миллионов американцев, потерявших работу в результате кризиса, вызванного вирусом, гораздо больше людей без высшего образования, чем тех, кто имеет как минимум степень бакалавра». Центр образования и рабочей силы Джорджтаунского университета также приводит статистику, которая показывает значительно меньшую безработицу среди американцев со степенью бакалавра или выше во время пандемии. Как COVID-19влияет на планы поступления в колледж, в частности, малообеспеченные студенты рискуют остаться незамеченными в системе высшего образования.

«Высшее образование будет и впредь определять будущее нашей нации», — сказала Джанет Годвин, главный исполнительный директор ACT. «ACAC, который является частью Центра равноправия в обучении ACT, стремится к тому, чтобы выпускники 2021 года могли подать заявление в колледж. Мы считаем, что инвестирование в свое образование — это разумный способ справиться с неопределенностью, поскольку учащиеся получают образование после окончания средней школы».

Исследования показали, что большинство колледжей США принимают тех, кто подает заявление, не считаясь со страхами, что учащиеся не смогут поступить. процесс подачи заявления в колледж.

О кампании по поступлению в американские колледжи

Кампания по поступлению в американские колледжи® (ACAC) — это национальная инициатива, направленная на увеличение числа студентов первого поколения колледжей и студентов из семей с низким доходом, желающих получить высшее образование. Цель состоит в том, чтобы помочь старшеклассникам ориентироваться в процессе подачи заявления и поступления в колледж и убедиться, что каждый участвующий учащийся подает хотя бы одно заявление о приеме.

Кампания проводится от штата к штату, и каждый штат определяет, какая неделя или месяц будет официально объявлена ​​кампанией по приему в колледжи. События по всей стране часто проходят в период с сентября по декабрь.

Многие штаты также объединяют мероприятия по подаче заявлений в колледжи с завершением FAFSA и празднованием Дня подписания колледжа. После подачи заявления о приеме на некоторых мероприятиях учащимся предлагается зарегистрироваться для получения своего идентификатора FSA, и им предоставляется дата мероприятия по завершению FAFSA в их штате, чтобы они могли завершить процесс приема и подать заявку на финансовую помощь. https://equityinlearning.act.org/acac/

О Центре равноправия в обучении ACT

Центр равноправия в обучении ACT занимается ликвидацией пробелов в равенстве, возможностях и достижениях малообеспеченных слоев населения и работающих учащихся. Благодаря целенаправленным инвестициям, вовлечению сотрудников и продуманным усилиям по защите интересов Центр поддерживает инновационные партнерства, действенные исследования, инициативы, кампании и программы, направленные на выполнение миссии ACT по оказанию помощи людям в получении образования и успехах на работе.