Autodesk robot structural что это
Современные компьютерные средства проектирования позволяют инженерам расширить их представления о реальном поведении конструкций. Они дают возможность всесторонне оценить характеристики проектов, сравнить различные варианты конструктивных решений и принять оптимальный проект.
Висячие вантовые покрытия вдохновляют инженеров на протяжении многих лет. Однако вантовые системы всё еще довольно новый тип конструкций покрытий. До 1950х годов стальные ванты использовались не для зданий, а прежде всего для большепролетных мостовых конструкций. Сегодня вантовые конструкции признаны инновационными конструктивными решениями, с помощью которых можно создавать впечатляющие геометрические формы и вместе с тем эффективно перекрывать большие пролеты, обеспечивая прозрачность и естественную легкость сооружений.
Основным несущим элементом в вантовых конструкциях является гибкая нить в виде ванта, троса, каната и т.д. Один из размеров гибкого элемента (длина) больше, чем два других, а жесткость поперечного сечения на изгиб и кручение мала по сравнению с жесткостью на растяжение.
Соотношение осевой жесткости и длины гибкого элемента таково, что гибкий элемент может работать только на растяжение и не воспринимает сжимающих нагрузок.
Важнейшим преимуществом вантовых конструкций является то, что их элементы имеют высокие допустимые растягивающие напряжения.
Ванты эластичны и при загружении работают нелинейно, причем в них присутствуют оба типа нелинейности: геометрическая и физическая.
Можно говорить о двух главных факторах, определяющих преимущества вантовых элементов конструкций:
- Возможность создания начального натяжения, которое позволяет регулировать внутреннее усилие в элементе и делает его использование более эффективным.
- Простая сборка и создание подвесных элементов и целых висячих конструкций возможны благодаря их малому весу.
Вантовые элементы эффективны при проектировании легких, экономичных и уникальных конструкций.
Интерес к вантовым покрытиям особенно усилился в связи с решением о проведении в Российской Федерации Чемпионата мира по футболу в 2018 году — ведь современные покрытия спортивных арен возводятся в основном с применением вантовых конструкций.
Вантовые покрытия выгодно отличаются от традиционных стальных конструкций. Среди их основных достоинств следующие:
- в растянутых элементах эффективно используется вся площадь сечения вант и применяются высокопрочные стали, что обеспечивает малую массу несущей конструкции;
- при монтаже покрытия не требуются леса и подмости, что упрощает его возведение;
- ванты или тонколистовые ленты сворачивают соответственно в бухты и рулоны, что обеспечивает легкую и удобную транспортировку покрытия;
- с увеличением перекрываемого пролета экономичность покрытия возрастает, так как масса несущей конструкции остается относительно небольшой;
- своеобразные конструктивные формы покрытия позволяют улучшать эстетическую выразительность сооружения;
- благодаря своей форме висячие покрытия создают в здании самые благоприятные условия для акустики, видимости и освещенности;
- вантовые покрытия являются самонесущими и способны стационарно располагаться в пространстве.
Сегодня технология вантовых конструкций активно развивается. Кроме того, сертификация по EN ISO 9001:2000 и другие сертификаты системы управления качеством предъявляют определенные требования, обеспечивающие стабильность и качество высоконапряженных и легких конструкций, элементов и деталей. А первый класс ответственности таких сооружений предусматривает особые требования к качеству их проектирования.
Теория вантовых элементов в Autodesk Robot Structural Analysis Professional основана на теории нитей с малыми значениями провисания. Согласно этой теории, жесткость ванты является неявной функцией следующих параметров: жесткости ванты на растяжение, натяжения ванты, перемещения точек крепления ванты, поперечных нагрузок в обоих направлениях. Изза нелинейности вантового элемента при решении задачи используются итерационные методы расчета конструкций.
Функциональные возможности программного комплекса Autodesk Robot Structural Analysis Professional позволяют широко применять вантовые элементы как составную часть расчетных схем конструкций следующих типов: плоская рама, пространственная рама и оболочка. При этом возможны следующие типы расчета конструкций: линейный (в действительности это нелинейный расчет, но в нем нет других нелинейных эффектов, за исключением учета нелинейности вантового элемента) и нелинейный расчет (с учетом напряженнодеформированного состояния), деформированная схема (pdelta), расчеты устойчивости, динамический, колебаний, расчет на сейсмические воздействия.
Материал определяется как для стержневого элемента (единственная задаваемая величина — это модуль Юнга; в случае учета собственного веса дополнительно необходимо ввести удельный вес, а в случае расчета на температурное воздействие — коэффициент температурного удлинения).
К вантовым элементам могут быть приложены следующие типы внешних воздействий (за исключением сосредоточенного и распределенного момента):
- постоянные нагрузки;
- узловые нагрузки;
- сосредоточенные усилия по длине элемента;
- распределенные нагрузки (равномерно или неравномерно);
- начальная деформация удлинения либо укорочения;
- температурное воздействие.
При назначении нового типа вантового элемента задается один из доступных начальных параметров (рис. 1):
- напряжение SIGMA — позволяет задать нормальное напряжение в ванте;
- усилие F0 — дает возможность задать параметр начального усилия в ванте;
- длина L — позволяет задать длину ненагруженной ванты;
- удлинение (или относительное удлинение) — это разница между длиной ненагруженного кабеля и расстоянием между соответствующими узлами. Если удлинение имеет положительное значение, то длина ванты больше, чем расстояние между узлами; если отрицательное — расстояние между узлами больше, чем длина ванты.
Программный продукт позволяет выполнить анализ начальной стадии конструкции, который рекомендуется использовать как первый вариант загружения.
В процессе дальнейшего расчета на другие воздействия при рассмотрении равновесия конструкции принимаются во внимание усилия, возникающие в ее элементах на начальной стадии. Полученные на этой стадии перемещения используются как исходные для дальнейшего расчета. Силы предварительного натяжения изменяются. Это означает, что после монтажа ванта надежно закреплена. По результатам комплекса расчетов можно в полной мере оценить поведение конструкции в табличном и графическом виде.
Пользователи программного комплекса Autodesk Robot Structural Analysis Professional могут продемонстрировать много примеров успешной реализации проектов грандиозных спортивных сооружений. Здесь же хотелось бы упомянуть лишь о нескольких крупных проектах вантовых покрытий спортивных сооружений, рассчитанных с помощью программного комплекса Autodesk Robot Structural Analysis Professional.
Стадион «Уэмбли» (рис. 2):
- висячее вантовое покрытие;
- год постройки — 2006;
- местонахождение — Лондон;
- вместимость — 90 тыс. мест.
Архитектор — Норман Фостер. Расчет конструкции выполнен компанией Sinclair Knight Merz.
Стадион «Стад де Франс» (рис. 3):
- висячее вантовое покрытие;
- год постройки — 1998;
- местонахождение — Париж;
- вместимость — 80 тыс. мест.
Расчет конструкции выполнен компанией INGÉROP.
Стадион «Спирос Луис» (рис. 4):
- висячее вантовое покрытие;
- год постройки — 2004;
- местонахождение — Афины;
- вместимость — 70 тыс. мест.
Архитектор — Сантьяго Калатрава. Расчет конструкции выполнен компанией Sinclair Knight Merz.
Стадион ФК «Ренн» (рис. 5):
- висячее вантовое покрытие;
- год постройки — 2004;
- местонахождение — г.Ренн (Франция);
- вместимость — 31 127 мест.
Расчет конструкции выполнен компанией Egis.
Примеры этих инженерных сооружений демонстрируют возможности компьютерных программных средств проектирования в сочетании с передовыми инженерными и архитектурными идеями профессионалов. Autodesk Robot Structural Analysis Professional предоставляет инженерам передовые инструменты проектирования, которые проверены на множестве проектов, известных во всем мире.
BIM медленно, но верно набирает в России популярность. Тем не менее, когда за рубежом подсчитывают возросшие показатели эффективности проектирования [1], мы только пытаемся сделать свои первые шаги. С возросшим интересом нашего государства к информационному моделированию [2] можно ожидать в стране роста применения BIM. Теперь уже очевидно — чтобы быть в долгосрочной перспективе конкурентоспособным на рынке строительного проектирования, BIM внедрять придется. Встает вопрос, как это сделать менее болезненно?
Концепция BIM для конструкторарасчетчика наиболее полно реализуется в связке Autodesk Revit и Robot Structural Analysis Professional, поскольку именно в этом случае есть двусторонняя связь между расчетами и документацией. Для конструкторарасчетчика первостепенной задачей является обеспечение безопасности и надежности здания, то есть на первом месте должны быть расчеты и правильность получаемых расчетов. Беда в том, что, применяя новую технологию или новый продукт, в данном случае — Robot Structural Analysis Professional, новичок не может быть абсолютно уверен в правильности получаемых результатов. Да, метод конечных элементов практически везде одинаков. Но постановка задачи, реализуемой программами, разная. И типичные критерии правильности работы расчетной схемы (классические эпюры строительной механики, деформации конструкции) не являются достаточными. К примеру, непростую задачу расчета фундаментной плиты со сваями (в плане правильности постановки задачи и учета грунтовых условий) неопытному пользователю с первого раза корректно смоделировать в Robot Structural Analysis очень сложно. И с большой долей вероятности первый опыт окажется неудачным. Кроме того, не стоит забывать, что те или иные расчетные комплексы — это всего лишь инструменты в руках проектировщика. И здесь не будет «волшебной кнопки», которая сама все сделает. Правильность результатов будет зависеть только от самого проектировщика (от его знаний, опыта, отношения к работе). Таким образом, становится очевидным, что, впервые применяя новую технологию или продукт, необходимо иметь индикатор, который будет помогать следить за объективностью получаемых данных. Более того, нужно начать с самых простых элементов (рассматривать конструкцию по отдельности: колонны, балки, фундаменты, подстропильные фермы и т.п.). Потому что любое сложное изделие — это комбинация простых элементов, и решение простых задач даст ключ к решению сложных.
Конечно, все эти рассуждения не совсем точны в том смысле, что никакая программа не сможет дать объективных результатов при отсутствии объективных мыслей. Как уже говорилось, расчетные комплексы — это всего лишь инструменты. И результат будет зависеть от того, как человек пользуется этими инструментами. Ошибка в подходе осмысления задачи повлечет за собой ошибку в программе, что неизбежно даст ошибку в реальности.
Рис. 1. Автоцентр Scania
Основываясь на этих принципах, для своего пилотного проекта — автоцентра Scania (рис. 1) — я выбрал три простейшие конструкции автоцентра (балку, колонну, подстропильную ферму) и начал сравнивать результаты с ручным расчетом, с расчетом с помощью ПК Scad Office [3] и Robot Structural Analysis. Таким образом, два индикатора (ручной расчет и ПК Scad Office) будут мерилами адекватности работы в Robot Structural Analysis (рис. 2).
Рис. 2. Анализ результатов
Расхождения результатов оказались не более 4%, что связано с небольшой разницей РСУ в программах и со степенью адекватности в работе с программами автора статьи. Подобное расхождение является допустимым, а значит, дает моральное право приступить к расчетам общей пространственной схемы.
На следующем этапе моделируем пространственные расчетные схемы в ПК Scad Office (рис. 3) и Robot Structural Analysis (рис. 4). Индикатором адекватности будет расчетная схема в Scad Office, так как опыт работы в ней больше и более «подточен» под российские нормы.
Рис. 3. Расчетная схема в Scad Office
Рис. 4. Расчетная схема в Robot Structural Analysis
Как мы знаем, для построения расчетной схемы в Scad нам потребуется по узлам и стрежням вводить расчетную схему, назначать сечения. Но в случае связки Revit + Robot в этом нет необходимости — схема делается автоматически и передается Robot, причем со всеми сечениями. В результате мы получаем расчетную схему (рис. 5).
Затем мы задаем нагрузки, дорабатываем связи, считаем. У Revit и Robot — двусторонняя связь, а следовательно, если вы изменили сечение, допустим, балки, то чертежи в Revit обновятся автоматически без вмешательства проектировщика.
Анализируем результаты пространственной схемы, берем раму и начинаем сравнивать результататы (рис. 6).
Рис. 5. Импорт из Revit в Robot
Рис. 6. Анализ пространственных схем
Максимальное расхождение — 4% у колонн. Причина расхождения — расчетное сочетание усилий (РСУ). Алгоритм подбора РСУ по [2] в программах разный, в особенности крановый. Более достоверными будем считать результаты, выдаваемые SCAD Office, так как он имеет модуль расчета крановых нагрузок по СП «Нагрузки и воздействия». Таким образом, если схемам задать одинаковое РСУ, то можно получить идентичные результаты, поскольку метод конечных элементов для обоих случаев одинаков.
Нельзя сказать, что первый опыт применения был удачным, но и провальным его тоже назвать нельзя. Да, предстоит большая работа над тем, чтобы быстро и правильно проверять конструкцию на соответствие СП, правильно генерировать РСУ согласно СП «Нагрузки и воздействия» и т.д. Но важно было сделать первый шаг к освоению BIM. А само развитие и понимание работы технологии возможно лишь шаг за шагом, по мере приобретения опыта.
Get it in the Architecture, Engineering & Construction Collection
Robot Structural Analysis Professional in the Architecture, Engineering & Construction Collection (video: 5:31 min.)
Robot Structural Analysis Professional is available only in the Architecture, Engineering & Construction Collection, an essential set of integrated Building Information Modeling (BIM) tools. The collection includes:
- Revit
- AutoCAD
- Advance Steel
- And more
Create resilient, constructible designs connected to BIM
Robot Structural Analysis Professional overview (video: 2:46 min.)
Comprehensive access to core wall results (video: 1:34 min.)
Buildings with sequential self-weight load (video: 1:05 min.)
Automated analytical modeling using Dynamo
Robot Structural Analysis Professional is structural load analysis software that verifies code compliance and uses BIM-integrated workflows to exchange data with Revit. It can help you to create more resilient, constructible designs that are accurate, coordinated, and connected to BIM.
Extensive analysis capabilities
Test the behavior of static, modal, and nonlinear structures.
Шаг 1. Просмотрите видеоролики о начале работы с программой.
В этих коротких видеороликах описаны основные возможности программы Autodesk Robot Structural Analysis Professional .
В этом видеоролике описаны области и случаи применения Autodesk Robot Structural Analysis Professional , а также функции программы.
Что необходимо знать о пользовательском интерфейсе, чтобы быстро начать работу с программой? Посмотрите этот видеоролик, содержащий краткий обзор!
С чего начать? Посмотрите этот видеоролик, чтобы узнать больше о процессе расчета несущих конструкций.
Как оптимизировать модели для повышения качества расчета несущих конструкций? Просмотрите этот короткий видеоролик, чтобы ознакомиться с основами работы в Autodesk Robot Structural Analysis Professional .
How do I download the Architecture, Engineering, and Construction Collection?
Download a free 30-day trial of any software—you can try multiple products simultaneously—included in the Architecture, Engineering, and Construction Collection. Use at least a 10 Mbps Internet connection and make sure you have enough space on your hard drive as trials are typically large file sizes. Download trials one at a time, then restart your computer to get started. For help with trialing products in the collection, follow our step-by-step download and install instructions.
Шаг 3. Дополнительные материалы
Где можно ознакомиться с дополнительной информацией по Autodesk Robot Structural Analysis Professional ? Мы составили небольшую подборку обучающих ресурсов.
How do I convert my Robot Structural Analysis free trial to a paid subscription?
Launch your trial software and click Subscribe Now on the trial screen or visit the Robot Structural Analysis product page. When buying your subscription, enter the same email address and password combination you used to sign in to your trial. Learn more about converting a trial to a paid subscription.
Try Robot Structural Analysis free for 30 days
BIM-integrated workflows
Exchange data with Revit and other design tools.
How can I switch to a collection?
If you already subscribe to an individual product, you can switch to an industry collection. If you have a maintenance plan, you can switch to a collection by trading in one seat for one subscription.
Автор:
Autodesk® Robot™ Structural Analysis Professional ( Robot ) — это приложение для расчета и проектирования конструкций. Его можно использовать для расчета конструкций любого типа и формы, а также для проектирования элементов конструкций (стальных, бетонных и деревянных).
Алгоритмы, реализованные в Robot , позволяют анализировать геометрию конструкции, созданной в Revit . Они также позволяют строить дополнительную сетку конечных элементов для плоских составляющих конструкции (плит, стен, оболочек). Можно рассчитать следующие элементы:
- изогнутые стены, полы / плиты в любой плоскости;
- элементы многоэтажных каркасных зданий;
- стены и полы с проемами любой формы;
- модели из смешанных материалов.
Используя комплексные возможности моделирования и анализа, предлагаемые в приложении Robot , пользователи Revit могут непосредственно анализировать свои модели.
В процессе связи Revit с Robot объекты/элементы преобразуются следующим образом:
Ослабление верхних и нижних концов элементов
Смещения начальной и конечной отметки, выравнивание по оси Z
- Сосредоточенные нагрузки
- Равномерно распределенные
- Распределенная по площади нагрузка
Вариант нагружения и категория
Вариант нагружений и тип нагрузки
В свойствах экземпляра выбран параметр Несущие конструкции
В свойствах экземпляра выбран параметр Построение этажа
Линии, размерные линии, тексты
В процессе связи Revit с Robot переносятся также направления нагрузок. Нагрузки представлены в локальной или глобальной системах координат, в зависимости от того, как они определены в Revit .
После переноса модели Revit в Robot можно выполнить расчет конструкции. Затем методом конечных элементов в Robot создается расчетная модель.
Robot выполняет анализ следующих типов:
- линейный;
- расчет стальных, железобетонных и деревянных конструкций по различным нормам;
- динамический;
- сейсмический, включающий расчет колебаний;
- нелинейный, расчет геометрии и материала;
- расчет продольного изгиба.
Изменения конструктивных данных (например, изменения в результате расчета стали или анализа устойчивости конструкции, выполненного в Robot ) можно перенести в Revit . Интеграция с Robot Structural Analysis позволяет изменить следующие элементы:
Автор:
В нижеследующих разделах дан краткий обзор возможностей программы Autodesk Robot Structural Analysis Professional . С основными функциями программы можно ознакомиться следующим образом:
Шаг 4. Примените полученные знания
После ознакомления с основными функциями программы и изучения новых навыков можно начать моделирование и расчет собственных моделей.
Более подробные сведения о расчете несущих конструкций и проверке их на соответствие нормам приведены в Руководстве пользователя.
Robot Structural Analysis Professional features
Open and flexible API
Create custom parametric structures, directly extract results, and extend analysis and code-checking capabilities.
Шаг 2. Ознакомьтесь с учебными пособиями по быстрому началу работы с программой.
Эти учебные пособия помогут вам начать работу с Autodesk Robot Structural Analysis Professional .
Проектирование и приложение нагрузок к конструкции. Цель данного учебного пособия — подготовить модель к расчету несущих конструкций.
Подготовьте модель к сейсмическому расчету и просмотрите результаты.
Узнайте, как выполнить моделирование, анализ и проектирование простой пространственной стальной конструкции.
В этом разделе вы узнаете, как моделировать, анализировать и проектировать бетонные плиты с проемами.
ENHANCED | Country-specific design standards
Work with country-specific section shapes and building codes in imperial or metric to support code-checking.
Finite element auto-meshing
Create a high-quality, advanced finite element mesh for more precise analysis results.
Find answers to common questions
How much does a Robot Structural Analysis subscription cost?
Robot Structural Analysis is available only in the Architecture, Engineering, and Construction Collection. The price of an annual Architecture, Engineering, and Construction Collection subscription is
and the price of a monthly Architecture, Engineering, and Construction Collection subscription is
. The price of a 3-year Architecture, Engineering, and Construction Collection subscription is
Tips for a successful download
Use at least a 10 Mbps Internet connection.
Before you begin, temporarily turn off all active applications, including virus checking software.
Make sure you have sufficient space on your hard drive. Trials are typically large file sizes. See disk space recommendation in system requirements.
Restart your computer after install.
Wind load simulation
Test wind loads during design to avoid costly changes. (video: 1:23 min.)
Читайте также: