Monath là một công ty kỹ thuật vừa và nhỏ hoạt động trong tất cả các lĩnh vực kỹ thuật kết cấu. Trong các dự án thép, phần lớn công việc của họ là các kết cấu công nghiệp và nhà kho. Tuy nhiên, các dự án kết cấu thép nhỏ hơn với hệ thống kết cấu phức tạp cũng là một thách thức.
Động lực
Thông thường, chúng tôi phải làm việc với các liên kết không tiêu chuẩn (hình học, tiết diện) và thực hiện kiểm tra tiêu chuẩn kỹ lưỡng. Trước đây, chúng tôi bị giới hạn bởi các phần mềm thiết kế liên kết cơ bản hoặc tính toán thủ công. Điều này hạn chế khả năng đánh giá thiết kế một cách đúng đắn của chúng tôi.
Các vấn đề lớn nhất phát sinh với các liên kết chịu tải trọng đa trục, nơi cần mô phỏng trong không gian 3D. Đây là nơi phần mềm thiết kế liên kết cơ bản đạt đến giới hạn của nó vì chỉ có thể mô hình hóa hai chiều. Một lĩnh vực khó khăn khác là các nút liên kết có hình học rất phức tạp. Phần mềm thiết kế liên kết trước đây của chúng tôi bị giới hạn ở các loại liên kết được xác định trước (hình học dầm, cấu kiện, tiết diện, bản tăng cứng).
Vì những vấn đề này xảy ra trong thực tế kỹ thuật hàng ngày của chúng tôi, chúng tôi đã quyết định sử dụng IDEA StatiCa Connection.
Ưu điểm
IDEA StatiCa Connection có giao diện làm việc rất đơn giản và rõ ràng. Trong thời gian ngắn, bạn có thể làm quen với chương trình và hoàn thành công việc nhanh chóng.
Phần mềm CAE được sử dụng tại Monath là SCIA Engineer. IDEA StatiCa Connection có giao diện BIM có thể nhập các nút được chọn (liên kết) từ SCIA Engineer (bao gồm các thông số tiết diện và nội lực). Giao diện này hoạt động rất tốt. Tất cả các giá trị quan trọng (hình học và tải trọng) được truyền nhanh chóng và đáng tin cậy, tiết kiệm thời gian và công sức nhập liệu bổ sung. Tất nhiên, việc nhập riêng hình học và tải trọng cũng có thể thực hiện được, để các kiểm tra riêng lẻ có thể được thực hiện độc lập với các chương trình khác.
Một ưu điểm khác là sự đa dạng của các tùy chọn thiết kế. Có thể điều chỉnh nút liên kết theo đặc thù dự án và do đó trực quan hóa một mô hình rất thực tế. Có nhiều thao tác gia công có sẵn, chẳng hạn như liên kết với bản mã đầu dầm, bản mã liên kết, bản góc và nhiều hơn nữa. Ưu điểm lớn nhất là một nút với nhiều loại liên kết khác nhau có thể được mô hình hóa và hiển thị ngay lập tức trong 3D. Điều này cho phép thiết kế và kiểm tra hầu hết mọi liên kết dù độc đáo đến đâu.
Trong nhiều kết cấu, các lực đa trục được tác dụng lên các liên kết. Tuy nhiên, trong hầu hết các chương trình, chỉ có thể thực hiện tính toán 2D. Do đó, liên kết phải được đánh giá tốn nhiều công sức bằng tay - và các ảnh hưởng đa trục đơn giản là bị bỏ qua. IDEA StatiCa Connection cho phép nhập lực tại phần liên kết cũng như tại cấu kiện được liên kết. Điều đó có nghĩa là có thể mô phỏng thực tế và kết quả chính xác hơn so với các chương trình tính toán thông thường. Điều này cho phép tối ưu hóa chưa từng có tất cả các thuộc tính liên kết (độ dày của bản hoặc mối hàn, v.v.).
Chúng tôi sử dụng kiểm tra tiêu chuẩn liên kết theo Eurocode 3 được hiển thị ngay lập tức. Ngoài ra, chúng tôi cũng nhận được ứng suất và nội lực, kết quả oằn cục bộ và phân tích độ cứng (tất cả dựa trên mô hình phần tử hữu hạn được tạo tự động).
Nhược điểm
Bên cạnh nhiều ưu điểm của IDEA StatiCa Connection, chúng tôi cũng nhận thấy một số nhược điểm.
Do việc chia thành nhiều tổ hợp tải trọng, quá trình tính toán có thể mất một khoảng thời gian (đối với các liên kết phức tạp thậm chí vài phút). Điều này đặc biệt đáng chú ý nếu các liên kết được thiết kế là khớp vì trong trường hợp này phải thực hiện nhiều bước lặp. Theo ý kiến của chúng tôi, việc thiết kế các liên kết khớp nói chung đòi hỏi người dùng có kinh nghiệm hơn một chút. Chúng tôi cũng thấy còn chỗ để cải thiện trong phần xuất kết quả. Ví dụ, vị trí của các bản, mối hàn hoặc bu lông khó nhận biết hơn do thiếu một số kích thước.
Ví dụ
Để minh họa các lĩnh vực ứng dụng của IDEA StatiCa Connection, hai ví dụ từ các dự án của chúng tôi được trình bày và giải thích dưới đây.
Ví dụ 1: Kết cấu biển quảng cáo
Dự án đầu tiên được trình bày là một kết cấu biển quảng cáo. Nhiệm vụ ở đây, ngoài các liên kết khác nhau của các cấu kiện tiết diện rỗng, là kiểm tra tiêu chuẩn neo của móng.
Mô men và lực cắt do tải trọng gió tác động lên kết cấu theo hai phương. Do đó, chân cột là một liên kết phức tạp, xét đến thực tế là các chương trình khác không tính đến mô men quanh trục X hoặc Y. Sử dụng liên kết BIM từ phần mềm CAE SCIA Engineer, các thông số tiết diện cũng như nội lực tại nút đã được truyền sang IDEA StatiCa Connection. Sau đó, neo bao gồm các mối hàn có thể được mô hình hóa và kiểm tra như được hiển thị bên dưới.
Một vấn đề khác trong dự án này là liên kết của các dầm chính với cột. Sử dụng các chương trình tính toán thông thường, hệ thống kết cấu như vậy phải được đơn giản hóa thành bài toán hai chiều.
Sau khi nút liên kết được thiết kế với cả bốn dầm chính bằng IDEA StatiCa Connection, hóa ra bản gối đỡ chịu ứng suất cao. Do đó, hệ thống được tăng cứng bằng các sườn tăng cứng phía trên và phía dưới các cấu kiện HEA như được hiển thị bên dưới và liên kết có thể được thực hiện chính xác hơn.
Ví dụ 2: Kết cấu đỡ băng tải
Trong dự án này, một kết cấu đỡ đã được thiết kế và kiểm tra. Kết quả là có nhiều nút, trong đó các liên kết khớp và ngàm cứng của các cấu kiện khác nhau được sử dụng bằng liên kết bu lông và hàn. Trong liên kết được hiển thị bên dưới, hai dầm được liên kết với nhau và ngoài ra còn liên kết với cột mà chúng tựa lên.
Vấn đề với nút liên kết này là sự liên kết của ba cấu kiện, các lực phát sinh trong tất cả các cấu kiện, cũng như việc bổ sung các sườn tăng cứng. Do đó, việc kiểm tra nút liên kết tương đối phức tạp và không thể thực hiện hoàn toàn mà không có phương pháp phần tử hữu hạn.
Với IDEA StatiCa Connection, nút liên kết có thể được mô hình hóa và kiểm tra theo kế hoạch. Dưới đây, xem hình ảnh của liên kết được sản xuất bởi nhà chế tạo.
Kết luận
Với IDEA StatiCa Connection, có thể kiểm tra cả các liên kết thép đơn giản và phức tạp bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Các kiểm tra liên kết gần như không giới hạn nhờ tính linh hoạt cao. Việc nhập hình học liên kết và tải trọng dễ dàng hơn so với hầu hết các chương trình phần tử hữu hạn tổng quát và tất cả các đầu vào được hiển thị rõ ràng trong chế độ xem 3D của liên kết. Sau khi tính toán liên kết, có thể thực hiện kiểm tra theo DIN EN 1993 ngoài ứng suất, biến dạng và hệ số sử dụng.
Vì công ty chúng tôi sử dụng SCIA Engineer làm chương trình CAE, IDEA StatiCa Connection là một mô-đun bổ sung rất tốt cho kết cấu thép. Nó bổ sung xuất sắc cho mô hình tổng thể SCIA, vì các chức năng BIM cung cấp khả năng truyền nhanh các nút sang IDEA StatiCa Connection. Nhờ giao diện người dùng đơn giản và rõ ràng của phần mềm, việc làm quen với IDEA StatiCa Connection có thể đạt được với nỗ lực hợp lý và thu được kết quả nhanh chóng.