RFEM – program zavidljivih zmogljivosti

Trenutno imamo na voljo 10 Evrokodov v normah EN 1990 do EN 1999, ki pokrivajo glavna področja gradbeništva. Ti standardi se delijo še na 58 delnih norm in dodatno še na nacionalne anekse. Zahteve, ki so jih prinesle nove norme, so za projektantske biroje izjemno zahtevne in stroge.

Tako so neprestano ujeti med dvema ognjema. Zavezani so upoštevati zakonodajo, investitorji pa zahtevajo najnižjo ceno objekta. Toda pravilen in z normami skladen izračun bo razorožil še tako trdega nasprotnika.

Inženir se mora obvezno zanašati na kvalitetno programsko opremo, ki mu omogoča izračune preko celotnega spektra Evrokodov. Pravilna izbira programske opreme za statiko, dimenzioniranje in trdnost inženirja pozicionira na mesto, ki pripada njegovi kompetentnosti.

Če redno pregledujete kataloge za številne programske pakete za statiko, dobite informacijo, da lahko dimenzionira beton, jeklo, les in morda še kaj. Zelo težko pa dobite še kakšne poglobljene informacije o tem, ker jih prodajalci preprosto skrivajo. Nekaterih norm enostavno ne pokrivajo. Jekleni profili so v veliki meri klasificirani.

Kaj pa, če imate opravka z hladno valjanimi jeklenimi profili poljubnega preseka?

Izračun po EN 1993-1-3 (Evrokod 3) je namreč edina prava pot. Če želite dogajanje v vaši konstrukciji raziskati še natančneje, boste uporabili izračun, kjer upoštevate model profilov po metodi 7 prostorskih stopenj. Prepričajte se tudi, da bo vaš paket vseboval orodje za vnos profilov nestandardnih presekov.

Dimenzioniranje betona je tako rekoč standardno opravilo.

Kaj pa v primeru, ko se boste morali odločiti za dimenzioniranje vlaknastega betona?

Kljub temu, da sta imeni obeh materialov zelo podobni, dimenzioniranje poteka zelo različno. Les je že od nekdaj med najpogosteje uporabljenimi gradbenimi materiali. Dimenzioniranje lesnih laminatov se za razliko od žaganega lesa močno razlikuje (EN 1995-1-1:2004-11).

Poleg omenjenih treh materialov uporabljamo še kaj drugega – aluminij, steklo, materiale za membranske konstrukcije, opeko.

Če programski paket ne podpira točno določene norme za omenjene materiale, z njim ne morete računati in dimenzionirati. Prav tako bodite pozorni tudi na programsko opremo, ki vam omogoča modeliranje presekov profilov. Vsi aluminijasti profili niso standardizirani. Tudi jekleni tenkostenski profili niso standardizirani.

Za delo izven meja Evropske unije vam evropski standardi Evrokodi ne pomagajo veliko. Zato je dobro pogledati, katere svetovne norme vaš programski paket še podpira.

WIND za RFEM

Veter je velik izziv za nosilne konstrukcije. Programi za statiko omogočajo obremenjevanje in vključevanje vetrnih obremenitev ob predpostavki, da je veter homogena obremenitev. To pa še zdaleč ni res.

Napaki, ki lahko nosi veliko hujše posledice od začetnih predvidevanj, se lahko izognemo le tako, da naš objekt postavimo v digitalni vetrni kanal. Po CFD metodi program WIND izračuna poti vetra, hitrosti in za obremenjevanje objekta važne parametre ter pri tem seveda upošteva geometrijo objekta in okoliških objektov.

Program RFEM zna iz teh izračunov pravilno določiti realne obremenitve konstrukcije, ki jo dimenzioniramo. Pri slovenskih projektantih je bil doslej program WIND v kombinaciji s programom RFEM apliciran na projektih pristaniških žerjavov, visokih industrijskih jeklenih dimnikih, ostrešnih konstrukcijah, steklenih fasadah …

Priporočena norma za vetrni profil je EN 1991-1-4. Na naslovnici revije je posnetek simulacije vetra na pristaniškem žerjavu v CFD kanalu. Zahvaljujemo se podjetju Nokran d.o.o. iz Maribora, ki nam je sliko dovolilo objaviti.

Geotehnične analize in RFEM

Program RFEM omogoča izračun interakcije objekta in tal, ki so mestoma nehomogenih lastnosti.

Tla so običajno sestavljena iz več plasti različnih debelin in materialov. Za analizo lahko program uporablja različne modele materialov, kot npr. modificiran kriterij Mohr Coulumb, nelinearno elastični model …

Podatke o sestavi tal običajno pridobimo s preizkusnimi izvrtinami do določene globine tal. Podatke lahko vnašamo direktno v program ali pa jih uvozimo iz pripravljenih tabel. Po vnosu geotehničnih podatkov o mestu izvrtin in lastnostih zemeljskih plasti nam RFEM pripravi interakcijski volumen tal po plasteh in pripravi vse potrebno za izračun posedanja zemljine pod objektom.

RFEM in poglobljene analize jeklenih konstrukcij

Jeklo je zelo cenjen material. Določenih objektov in naprav si brez njega ne moremo zamisliti. Žal je jeklo tudi drag material. Zato je naloga konstrukterja napraviti konstrukcijo, ki bo cenovno optimalna in funkcionalna, vendar ne na račun stabilnosti. Potrebne so zelo kompleksne analize, da najdemo vse potrebne rezerve v lastnostih materiala in presekov profilov. Redki programi za statiko so sposobni take analize tudi izvajati.

Program RFEM omogoča analizo vzvoja in uklona profilov po teoriji II. reda ob upoštevanju 7 prostostnih stopenj »7 DOF«.

Rezultati analize so odlično izhodišče za analizo globalne stabilnosti in dimenzioniranje profilov ter spojev, kar je prav tako omogočeno v RFEM.

RSECTION – orodje za kreiranje novih profilov

V praksi se redno pojavljajo preseki profilov, ki niso standardizirani. Pogosto lahko najdemo tudi sestavljene profile, kjer v tako sestavljenem novem profilu nastopa tudi več različnih materialov.

Delo omogoča več načinov. Vzamete lahko kak obstoječi standardni profil in dodajate nove segmente.

Presek profila lahko vnesete tudi po grafični poti, tako da ga enostavno izrišete. Lahko pa vnesete tudi preseke v DXF zapisu in si tako olajšate delo. Seveda modul RSECTION izračuna tudi vse relevantne parametre novega profila, potrebne za analizo in dimenzioniranje. Tako ustvarjene profile lahko shranite v knjižnico.

RFEM ima na voljo tudi močno orodje za analizo lokalne stabilnosti (nevarnost izbočenja) pravokotnih plošč, ki so vpete v konstrukcijo in aksialno obremenjene ter po potrebi še ojačane s profili.

RFEM na splošno slovi po najmočnejših orodjih za analizo stabilnosti konstrukcij.

RFEM in dimenzioniranje spojev

Spoji med posameznimi profili so zelo pomemben del vsakega objekta. Cilj te analize je zagotoviti geometrijske in materialne lastnosti elementov (vezne pločevine, vijaki, zvari …), tako da spoj nikoli ne popusti oziroma se ne prekomerno deformira.

Modul Steel Joints je ključni del programa RFEM. Vse relevantne parametre glede obremenitve spojev program samodejno pridobi iz ostalih analiz konstrukcije. Tako za razliko od konkurenčnih samostojnih (angl. standalone) programov za analizo spojev podatkov ni potrebno vnašati ročno.

Konfiguracijo spojev lahko izberemo iz velike knjižnice, lahko jih spreminjamo ali pa modeliramo čisto svoje oblike. Medsebojno lahko spajamo profile vseh kategorij in spoje tudi verificiramo.

RFEM in membranske konstrukcije

Jeklene ali aluminijaste konstrukcije služijo pogosto kot podkonstrukcije, preko katerih so napete membrane iz različnih izotropnih ali ortotropnih materialov. Sile, s katerimi so membrane vpete na vozliščih in robovih, so merodajne za končno obliko, ki jo membrane zavzamejo, in na povraten vpliv na odziv podkonstrukcije.

Konstrukter ima tako možnost vpliva  na končno obliko membrane in napetosti, ki vladajo v membrani, da ne bi prišlo do pretrganja oziroma do nestabilnosti (mestoma nenapete membrane). Modul »Form Finding«,ki je integriran v programu RFEM, lahko uporabljamo tudi za določitev oblik železobetonskih lupin, tako da v lupini ne pride do strižnih napetosti.

Dinamika konstrukcij in RFEM

Dinamika je pomemben del programa. Odzive konstrukcij lahko analiziramo na vsiljena nihanja, harmonična (stroji, ki povzročajo nihanja), prometne obremenitve, potresne sile … Zanimajo nas odzivi konstrukcije in časovni poteki. Pomemben del je dimenzioniranje konstrukcij na potresne sile. RFEM omogoča določitev nadomestnih bremen ali računa po metodi Push Over.

Analiza utrujenosti materiala

V tesni zvezi z dinamičnimi obremenitvami je tudi utrujanje materialov. RFEM je eden od redkih programov, ki to omogoča.

Dimenzioniranje železobetonskih konstrukcij

Cilj dimenzioniranja železobetonskih konstrukcij je tudi določitev potrebnih presekov armaturnega jekla (palic, stremen in mrež).

Izračunane vrednosti lahko prikažemo na različne načine – iz doslej uveljavljenih izolinij, izopovršin, številčnih vrednosti, iz katerih konstrukter armaturnih načrtov lahko ustvari armaturne načrte.

Program RFEM pa gre tukaj še dalje. V elementu konstrukcije, ki smo ga dimenzionirali, se najprej odločimo za osnovno armaturo – tj. presek zahtevane armature na tekoči meter, premer palic itd. – ki prekriva celoten element. RFEM nam izriše palice betonskega železa na pravilnih razdaljah.

Na določenih mestih pa je potrebno zahtevano armaturo ojačati, da bi dosegli kriterij zadostne armature. Ta mesta program RFEM nazorno prikaže in ponovno se moramo odločiti za premer jeklenih palic, ki bo sestavljal ta del armature.

To pa ni dovolj, da bi lahko tak armaturni načrt oddali. Potrebno je dodati še konstruktivno armaturo (podložne košare, distančnike, spojne elemente), ki pa ni predmet dimenzioniranja. Vendar pa je tak izdelek velika pomoč konstrukterju armaturnih načrtov.

Tudi pri dimenzioniranju železobetonskih elementov (plošč, nosilcev, podpornikov) vas RFEM ne spusti mimo strogih norm (EN 1992-1-1, 7.4.3, EN 1992-1-1 za podpornike in nosilce).

Kaj pa  časovno odvisne analize (TDA) železobetona?

Tukaj gre za učinke, ki jih poimenujemo kratko lezenje in krčenje betona in pridejo do izraza, ko naša konstrukcija že nekaj časa stoji. V mostogradnji, zaradi uporabe prenapetega betona, so ti učinki zelo pomembni in so tako rekoč jedrni del problematike.

Tudi v visokogradnji, kjer nastopajo malo večji razponi, se že pogosto zahteva upoštevanje norm EN 1992-1-2 za podpornike (poglavje 5.3.2) in nosilce (poglavje. 5.6), da se ti učinki vključijo v dimenzioniranje.

RFEM in opečni zidovi

Kamen na kamen, vmes pa malta – tako enostavno se gradi že tisočletja. Šele v zadnjih letih pa je prišlo v okviru raziskave DDMaS (Digitizing the Design of Masonry Structures) do spoznanj, kako take elemente tudi pravilno analizirati po metodi končnih elementov.

V programu RFEM je uveden poseben nelinearen model materiala po metodi Rankine in Hill.

S tem modelom materiala je možno popisati nosilnostne lastnosti in različne porušitvene mehanizme. RFEM omogoča tudi kompletno dimenzioniranje zgradbe, v kateri so zidani samo določeni deli. Tudi Push Over analiza je lahko vključena v proces dimenzioniranja.  

RFEM računa tudi po ostalih normah

Vaš konstrukterski posel vas lahko zanese tudi izven Evropske unije, kjer Evrokodi niso v veljavi. V tem primeru vam RFEM omogoča računati po tujih standardih (ameriških, švicarskih, indijskih, kitajskih, kanadskih, avstralskih, brazilskih, ruskih …). V knjižnicah boste našli tudi preseke njihovih profilov in materialov.

RFEM – namestitev programa in licenciranje

Novopečeni lastnik programske opreme RFEM prejme podatke za vstop v svoj račun pri proizvajalcu programa. Tukaj vas čaka namestitvena datoteka, ki jo prenesete na vaš računalnik. Po dvojnem kliku poteka namestitev samodejno.

Cena RFEM programske opreme je seveda odvisna od tega, katere v tem opisu navedene funkcionalnosti potrebujete. Program lahko zelo enostavno premestite na poljubno število računalnikov, tako da ga ponovno namestite. Če želite delati istočasno še na drugem delovnem mestu, je potrebno priskrbeti še drugo licenco glavnega programa RFEM in po potrebi še licenco za dodatne funkcionalnosti (Add-On), ki jo želimo istočasno uporabljati na drugem delovnem mestu.

RFEM in priprava za izpis rezultatov

Kvaliteta programskega paketa se kaže tudi v tem, kako lahko pripravite izpisne protokole. Podatkov je namreč preveč, zato je potrebno poseči po filtraciji bistva. RFEM ima vse možnosti, da vplivate na izpis in prikažete vse tako, kot to sami želite. Rezultate lahko prikažete tudi na prerezni ravnini objekta.

V drevesni strukturi lahko zberete obliko grafik. Nastavitve, ki so vam všeč, lahko enostavno spravite v predlogo in jo tako uporabite v naslednjem projektu. Rezultati so lahko večjezični, grafični rezultati pa opremljeni z več ali manj tekstovnimi podatki.

Potem, ko je protokol že narejen, lahko kadarkoli na željeno stran vrinete še dodatno grafiko ali tabelo. Poleg tega lahko v protokolu zahtevate tudi potrdilo in pripadajoče enačbe, po katerem delu EN in zahtevah je bila določena stvar analizirana.

RFEM WebService in API

Tukaj gre za programabilni vmesnik s programom RFEM. Imate dostop do Python in C# High-Level knjižnic, ki jih lahko po mili volji uporabljate in spreminjate skladno z vašimi potrebami, ne da bi bili strokovnjak za programiranje. Tako lahko ustvarite nova področja uporabnosti programa RFEM, na primer za avtomatizacijo delovnih tokov in podobno.

BIM in RFEM

RFEM omogoča najširšo izmenjavo podatkov med različnimi CAD programskimi paketi (REVIT, Tekla Structures, Advance Steel itd.)

Geo Zone Tool

Kadar ste v zagati glede karakterističnih obremenitev snega, vetra, potresa, ki jih predpisujejo države, in ste jih dolžni upoštevati, lahko uporabite posebno orodje, ki vam iz baze prikliče željene karakteristične vrednosti, tako da vtipkate naslov lokacije vašega objekta.

Izobraževanje in dokumentacija

Časi, ko smo izgubljali čas s potovanji na skupinska izobraževanja, so minili. Enostavno dostopni so tonski video posnetki, ki so prilagojeni različnim nivojem vašega znanja in opremljeni z izhodiščnimi modeli in izračuni. V vsakem trenutku so dosegljiva jasna navodila o poteku procesov v tekstovni obliki. V kolikor med delom potrebujete informacije, kaj vam dopušča določen Evrokod v specifični situaciji, enostavno pritisnete na ikono za informacije. Kadar vam določene stvari v videu niso bile povsem jasne, lahko pomaknete predvajanje trenutnega videa za poljuben čas nazaj in si nejasno razlago ponovno ogledate. Posebna zvrst izobraževanja so webinarji. Ti potekajo v angleščini, ponovitve pa tudi v nemščini.

Skoraj vsak teden sta na sporedu dva webinarja. Če takrat, ko je webinar na sporedu, za ogled nimate časa, si lahko ogledate shranjen posnetek še za leta nazaj. Prav tako so dostopni izhodiščni modeli in rezultati. Vsi shranjeni webinarji so vsem dostopni na spletni strani proizvajalca programske opreme RFEM. Trenutno je na voljo za ogled približno 500 webinarjev. Filtrirate jih lahko po številnih kriterijih.

Poleg tega imajo lastniki programa RFEM tudi dostop do pogostih vprašanj (do sedaj približno 3000 vprašanj in odgovorov). Tisti, ki še niso dovolj seznanjeni z vsem, kar potrebujejo za delo, bodo zelo cenili področje Knowledge Base, kjer lahko dopolnjujejo svoje znanje statike v poglobljenih razlagah in strokovnih prispevkih.

Vzdrževanje programske opreme RFEM

V okviru vzdrževanja najdemo tudi izboljšave programske opreme in nove funkcionalnosti. Na voljo sta dva nivoja (Basic in Pro).

Če bi radi izvedeli še več o programski opremi RFEM, kontaktirajte podjetje CSI d.o.o. na csi@siol.net ali 041 793 374. (P.R.)