Ξύλινες κατασκευές

Οι λειτουργίες που αφορούν την διαστασιολόγηση ξύλινων κατασκευών καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών. Με τη βοήθεια αυτών των λειτουργιών, μπορούν να αναλυθούν απλοί ή/και σύνθετοι πλαισιακοί φορείς, να βελτιστοποιηθούν οι διατομές σύμφωνα με διάφορα κριτήρια και να διασφαλιστεί η αντοχή αυτών των κατασκευών σε περίπτωση πυρκαγιάς.
 
Επιπλεόν, καλύπτεται ο σχεδιασμός κατασκευών από διασταυρούμενη επικολλητή ξυλεία – CLT (XLAM), έναν τύπο κατασκευής που αρχίζει να διαδίδεται πολύ στις μέρες μας λόγω των ιδιαίτερων πλεονεκτημάτων που δίνουν τα μοναδικά χαρακτηριστικά αντοχής και ιδιοτήτων του, καθώς και η ευρύτατη δυνατότητα εφαρμογής του. Ικανοποιώντας τις απαιτήσεις της αγοράς, η μοναδική ενότητα XLM παρέχει τα κατάλληλα εργαλεία για τον ασφαλή σχεδιασμό αυτών των καινοτόμων κατασκευών.

TD1 MODULE

TD8 MODULE

TD9 MODULE

XLM MODULE

TD1 - Σχεδιασμός ξύλινων μελών

Πολλοί τύποι κατασκευών μπορούν να αναλυθούν με αυτή την μονάδα, από τα απλούστερα έως τα πιο σύνθετα ξύλινα χωροδικτυώματα. Η ανάλυση πραγματοποιείται με εφαρμογή συνεχών μελών που αποτελούνται από ένα ή περισσότερα πεπερασμένα στοιχεία (δοκούς ή νευρώσεις) που αντιστοιχούν σε ένα φυσικό μέλος. Ο έλεγχος των συνεχών μελών περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση των εντατικών μεγεθών, ενώ η μετατόπιση των στοιχείων μπορεί να ελεγχθεί σύμφωνα με διάφορα κριτήρια. Οι βαθμοί εξάντλησης και οι παράμετροι σχεδιασμού μπορούν να απεικονιστούν γραφικά ή/και να εκτυπωθούν αναλυτικά τεύχη υπολογισμού.

Υποστηριζόμενες διατομές

  • Ορθογώνικες (φυσική ξυλεία, συγκολλητή ξυλεία (GLULAM), φύλλα συγκολλημένων στρώσεων (LVL) και άλλες)
  • Στρογγυλή από φυσική ξυλεία

Βιβλιοθήκη υλικών ξυλείας

Η βιβλιοθήκη υλικών του AxisVM διαθέτει πολλά τυποποιημένα υλικά ξυλείας (φυσική ξυλεία, προϊόντα Glulam και LVL), που καλύπτουν όλες τις απαραίτητες παραμέτρους που απαιτούνται για το σχεδιασμό από τον κανονισμό. Οι παράμετροι των υλικών μπορούν να τροποποιηθούν και/ή να προστεθούν νέοι τύποι προϊόντων ξυλείας στη βάση δεδομένων. Οι κλάσεις λειτουργίας των στοιχείων αποθηκεύονται ως ιδιότητες των γραμμικών στοιχείων.  μαζί με τα στοιχεία γραμμής. Η κατηγορία διάρκειας φόρτισης ορίζεται σε κάθε φορτιστική κατάσταση.

Ειδικές εφαρμογές

Η μονάδα ξυλείας είναι επίσης κατάλληλη για την έλεγχο δοκών με μεταβλητές διατομές (βλέπε κριτήρια εφαρμογής για τις διατομές) και καμπύλων δοκών.

Συνεχή μέλη

Τα συνεχή μέλη ορίζονται με την εφαρμογή κοινών παραμέτρων σχεδιασμού σε ομάδες γραμμικών πεπερασμένων στοιχείων που όμως αντιστοιχούν σε ένα φυσικό μέλος. Με τον τρόπο αυτό λαμβάνεται υπόψη η επιρροή που μπορεί να έχει η διαφοροποίηση ενός τμήματος του φυσικού μέλους στον στατικό φορέα.

Αξιολόγηση αποτελεσμάτων

Η ενότητα υποστηρίζει μια ποικιλία εργαλείων για την εμφάνιση των αποτελεσμάτων. Τα αποτελέσματα κάθε εξίσωσης αντοχής ή αλληλεπίδρασης όπως και οι σχετικές παράμετροι, μπορούν να απεικονιστούν στο μοντέλο με την μορφή διαγράμματος. Τα συνοπτικά διαγράμματα είναι διαθέσιμα σε ξεχωριστό παράθυρο. Εκτός από το τελικό διάγραμμα εξάντλησης, μπορούν να εμφανιστούν τα επιμέρους αποτελέσματα και επιπλέον πληροφορίες όπως ο κρίσιμος συνδυασμός ή ο τύπος αστοχίας του μέλους. Μπορούν επίσης να εμφανιστούν αναλυτικά οι υπολογισμοί για επαλήθευση των αποτελεσμάτων, οι οποίοι ενημερώνονται αυτόματα όταν το μοντέλο τροποποιείται.

Μετατοπίσεις

Η έλεγχος της παραμόρφωσης μπορεί να γίνει σε δύο διευθύνσεις (τοπικός άξονας y και z). Το σημείο αναφοράς της παραμόρφωσης μπορεί να είναι σε σχέση με τα άκρα του μελους (σχετική παραμόρφωση) ή η πραγματική υπολογιζόμενη μετατόπιση. Όταν είναι απαραίτητο, μπορεί επίσης να ληφθεί υπόψη προκαμπύλωση με αφετηρία είτε μια γραμμική καμπύλη είτε μια καμπύλη δευτέρας τάξεως.

TD8 - Σχεδιασμός σε πυρκαγιά

Με την βοήθεια αυτή της ενότητας μπορεί να αποτιμηθεί η συμπεριφορά των ξύλινων μελών στην περίπτωση πυρκαγιάς. Κατά τον “συμβατικό” έλεγχο των μελών (δείτε ενότητα TD1) οι έλεγχοι διεξάγονται σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος και επομένως είναι αναγκαίο να συνοδευθούν από μια ανάλυση πυρκαγιάς. Η δράση πυρκαγιάς ορίζεται ως μια καμπύλη που συσχετίζει την θερμοκρασία του πυροδιαμερίσματος με τον χρόνο. Η επιλογή της καμπύλης μπορεί να γίνει είτε από τις τυποποιημένες κατά ISO είτε από άλλες παραμετρικές. Η ενότητα χρησιμοποιεί την απομειωμένη διατομή των στοιχείων για την διεξαγωγή των ελέγχων.

Δράση πυρκαγιάς

Η δράση πυρκαγιάς ορίζεται ως μια καμπύλη που συσχετίζει την θερμοκρασία του πυροδιαμερίσματος με τον χρόνο.  Στην περίπτωση των ξύλινων στοιχείων, είναι διαθέσιμες τόσο οι τυποποιημένες καμπύλες κατά ISO όσο και οι παραμετρικές καμπύλες από τον κανονισμό. Το βάθος απανθράκωσης υπολογίζεται αυτόματα από την εφαρμόζόμενη καμπύλη πυρκαγιάς αλλά και τον απαιτούμενο χρόνο πυραντίστασης.

Μεταξύ άλλων, μπορεί επίσης να οριστεί ο τύπος έκθεσης του κάθε στοιχείου. Επιπλέον, τα στοιχεία μπορούν να καθοριστούν ως προστατευμένα ή μη προστατευμένα έναντι πυρκαγιάς.

Παράμετροι για σχεδιασμό πυρκαγιάς

Είναι δυνατόν να οριστούν διαφορετικοί συντελεστές μήκους λυγισμού κατά την πυρκαγιά, επειδή η παραμόρφωση του στοιχείου συχνά εμποδίζεται από άλλα στοιχεία που μπορεί να χάσουν τη δυσκαμψία ή την αντοχή τους σε μικρότερο χρονικό διάστημα. Ο ορισμός/υπολογισμός του μήκους λυγισμού γίνεται με τον ίδιο τρόπο που γίνεται και στην περίπτωση σχεδιασμού σε κανονική θερμοκρασία.

Μέθοδο μειωμένης διατομής

Η ενότητα εφαρμόζει την μέθοδο απομειωμένης διατομής. Αρχικά, προσδιορίζεται το λεγόμενο βάθος απανθράκωσης και με βάση αυτό απομειώνεται η διατομή στις εκτειθέμενες πλευρές. Με τον τρόπο αυτό προκύπτει απομένουσα διατομή.

 

Αναλυτικά αποτελέσματα

Οι υπολογισμοί παρουσιάζονται αναλυτικά και μπορούν εύκολα να περιληφθούν στον συνολικό τεύχος. Ο πίνακας “Εξάντληση σε πυρκαγιά” συνοψίζει τα αποτελέσματα του σχεδιασμού για διευκόλυνση της επικοινωνίας με τους μηχανικούς πυρασφάλειας.

 

TD9 - Βελτιστοποίηση ξύλινων διατομών

Μετά το σχεδιασμό των ξύλινων στοιχείων με την ενότητα TD1, τα δομικά στοιχεία μπορούν να γίνουν οικονομικότερα με χρήση της διαδικασίας βελτιστοποίησης με την ενότητα TD9. Η βέλτιση λύση μπορεί να προσδιοριστεί με χρήση διάφορων κριτηρίων. Στόχος της βελτιστοποίησης μπορεί να είναι το ελάχιστο βάρος, το ύψος, το πλάτος και η μέγιστη επιτρεπόμενη εξάντληση. Ο αλγόριθμος αναζήτησης βασίζεται σε μια στοχαστική μέθοδο αναζήτησης (PSO), η οποία παρέχει γρήγορη σχετικά εκτέλεσης με ταυτόχρονη μεγάλη κάλυψη του χώρου αναζήτησης. Ο παράλληλος αυτός αλγόριθμος μπορεί να αξιοποιήσει όλους τους πυρήνες του επεξεργαστή.

Παράμετροι βελτιστοποίησης

Ως πρώτο βήμα, τα συνεχή μέλη ταξινομούνται σε ομάδες βελτιστοποίησης, στις οποίες μπορεί να εφαρμοστούν διάφορα κριτήρια. Στόχοι της βελτιστοποίησης μπορεί να είναι το ελάχιστο βάρος, το ύψος, το πλάτος ή η μέγιστη επιτρεπόμενη εξάντληση.

 

Πέρα από τον στόχο της βελτιστοποίησης μπορεί να οριστεί το υποσύνολο των κανονιστικών ελέγχων που θα εφαρμοστούν. Οι υποψήφιες διατομές μπορούν να επιλέγονται από ένα υποσύνολο προκαθορισμένων διατομών ή από παραμέτρους.

Αλγόριθμος βελτιστοποίησης

Η βελτιστοποίηση σμήνους σωματιδίων (PSO) είναι ένας εξελικτικός αλγόριθμος που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1990. Η διαδικασία PSO εκτελείται για συγκεκριμένο αριθμό επαναλήψεων και λόγω της στοχαστικής της φύσης μπορεί να βρει πολλαπλά τοπικά βέλτιστα. Ο αριθμός των επαναλήψεων καθορίζεται από το πρόγραμμα, που προσπαθεί από την μία να μην ξεπεράσει ένα χρονικό όριο εκτέλεσης και από την άλλη να χαρτογραφήσει όσο το δυνατόν πληρέστερα τον χώρο αναζήτησης. Επιπλέον, εάν ο αλγόριθμος δεν διαπιστώσει καμία αλλαγή στα αποτελέσματα μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα, θεωρεί ότι εντόπισε το καθολικό βέλτιστο. Σε επεξεργαστές με πολλούς πυρήνες, ο χώρος αναζήτησης κατανέμεται μεταξύ πολλών νημάτων (multi-threading) για αύξηση της επίδοσης.

Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα της βελτιστοποίησης παρουσιάζουν τις αρχικές και βελτιστοποιημένες διατομές, τις εξαντλήσεις καθώς και άλλες λεπτομέρειες συνοψίζονται σε έναν πίνακα. Εκεί επιλέγεται εάν και ποιές διατομές θα αντικατασταθούν με ένα κλικ.

XLM - Σχεδιασμός με πάνελ CLT (XLAM)

Η ενότητα XLM επιτρέπει την διαστασιολόγηση ή/και τον έλεγχο κατασκευών που συντίθενται από πάνελ (τοίχους, πλάκες, ή γενικά επιφανειακά στοιχεία) διασταυρούμενης επικολλητής ξυλείας – CLT (XLAM). Η μοναδική μέθοδος υπολογισμού που χρησιμοποιείται υλοποιείται μέσω ενός σύνθετου υπολογιστικού αλγορίθμου που βασίζεται στις πραγματικές μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων αυτών υλικών. Το πρόγραμμα προσφέρει μια σειρά επιλογών για την αποτίμηση των αποτελεσμάτων των πάνελ CLT, εμφανίζοντας την κατανομή των τάσεων σε κάθε στρώση και τα αποτελέσματα εξάντλησης, γεγονός που δημιουργεί ένα ιδανικό περιβάλλον εργασίας για τον βέλτιστο σχεδιασμό. Η ενότητα συνοδεύεται από μια πλούσια βάση δεδομένων υλικών CLT, η οποία περιλαμβάνει παραμέτρους για τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα προϊόντα CLT.

Μέθοδος με βάση την θεωρία κελύφων

H εφαρμοζόμενη μεθοδολογία είναι κατάλληλη για κάθε είδος κατασκευής καθώς βασίζεται στις μηχανικές ιδιότητες του σύνδετου υλικού με αποτέλεσμα να είναι εφαρμόσιμη σε επιφάνειες. Με τον τρόπο αυτό, μπορεί να ελεγχθεί κάθε φορέας που μπορεί να συντεθεί από επιφανειακά στοιχεία.

 

Πλούσια βάση υλικών CLT (ΧLAM)

Η βάση δεδομένων υλικών της ενότητας περιλαμβάνει τις ιδιότητες των πιο συχνά χρησιμοποιούμενων προϊόντων CLT (πάχος, στρώσεις, διεύθυνση ινών) και τυπικές τιμές αντοχής, οι οποίες είναι απαραίτητες για το σχεδιασμό των στοιχείων CLT. Αυτή η βάση δεδομένων μπορεί να είναι χρήσιμη και κατά την φάση προδιαστασιολόγησης, καθώς στις περισσότερες περιπτώσεις είναι δύσκολο να ληφθούν υπόψη όλα τα χαρακτηριστικά των υλικών CLT που απαιτούνται για την μοντελοποίηση.

 

Κατανομές τάσεων

Οι κατανομές τάσεων μπορούν να εμφανίζονται σε έναν επιλεγμένο κόμβο κατά όλο το πάχος του στοιχείου, δίνοντας πολύ καλύτερη εικόνα από παρουσίαση μόνο των κρίσιμων τιμών. Οι συνιστώσες των τάσεων προσδιορίζονται ξεχωριστά για κάμψη, αξονική δύναμη, στρέψη και διάτμηση.

 

Εξάντληση ανά συστατικό

Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται ως διαγράμματα εξάντλησης για κάθε έλεγχο ξεχωριστά. Υπάρχει η δυνατότητα εμφάνισης διαγραμμάτων εξάντλησης και για τις σχέσεις αλληλεπίδρασης, βάση των οποίων προκύπτει ο κρίσιμος συνδυασμός αστοχίας ή/και η κρίσιμη μορφή αστοχίας.

Θέλετε να μάθετε περισσότερα για όλες τις λειτουργίες του AxisVM?