Structural Blog

Как научиться работать в SOFiSTiK?

Как я писал выше, высокий порог входа — один из главных барьеров в переходе на SOFiSTiK. Программу сложно изучать самостоятельно, открытой информации по ней мало.

Летом 2022 года мне пришла идея создать проект в формате короткого интенсива, на котором я за 6 занятий мог бы научить основам работы с SOFiSTiK и помочь целеустремлённым ребятам преодолеть первый, самый трудный барьер, после которого можно продолжать изучение программы самостоятельно.

В течение пары месяцев я проработал программу и в августе-сентябре провёл занятия с первой группой, в которую вошли 10 человек. Формат выбрал очный.

После работы, к 7 вечера, я шёл проводить занятия. По дороге всегда брал кофе в Вольчеке, что стало для меня своего рода ритуалом. Вернувшись домой в 10, садился записывать и монтировать проведённый только что урок для тех, кто не смог приехать.

Мне очень понравилось тогда проводить оффлайн занятия, вживую общаться с ребятами. Но и работал я тогда 2 недели на износ, совмещая это с основной работой.

Далее планировался следующий поток в таком же виде, но случилась мобилизация и мой переезд в Турцию. После этого я продолжал проведение этого практикума уже в онлайн-формате на базе записанных уроков, что имело и свои очевидные плюсы.

Приятно видеть, что проведённые тогда занятия сейчас дают наглядные результаты. Артём, к примеру, сейчас использует SOFiSTiK в связке с Grasshopper для расчётов своего дипломного проекта, связанного со сложной параметрической архитектурой, и даже рассказывает о процессе в своём канале. Еще он прошел собеседование в Apex project bureau на позицию инженера-конструктора и сейчас использует SOFiSTiK уже как рабочий инструмент.

SOFiSTiK vs SCAD / ЛИРА / ANSYS

Популярный в последние дни вопрос: какой программой я пользуюсь для расчетов, и в чем ее особенности по сравнению с более известными SCAD / ЛИРА / ANSYS?

Программа называется SOFiSTiK. В этом посте раскрою ее основные отличительные особенности.

SOFiSTiK — это где-то между SCAD и ANSYS. С одной стороны, он подходит для решения сложных, исследовательских задач, а с другой — для потокового проектирования зданий и мостов.

Один раз познакомившись с этой программой и разобравшись, как она устроена, я в нее влюбился! Выделю несколько важных для меня плюсов:

1. Удобство создания модели

Лучшая связка с Revit из всего, что я видел. Для зданий это особенно актуально. Удобные препроцессоры на базе AutoCAD и Grasshopper.

2. Тонкая настройка расчетов

Встроенный язык ввода данных CADiNP позволяет очень тонко настраивать расчет и даже создавать свои алгоритмы, не заложенные в программу как стандартные. К примеру, собирать РСУ или считать пульсацию ветра динамическим методом по СП 20 (чего по дефолту не предусмотрено).

3. Автоматизация

Текстовый интерфейс позволяет создавать шаблоны, содержащие настроенные параметрические скрипты, автоматизирующие весь процесс расчета. Разработкой и совершенствованием таких шаблонов я как раз и занимаюсь. Подробнее об этом можно почитать в статье.

4. Отличные инструменты визуализации и анализа результатов

SOFiSTiK в этом очень силен. Я думаю, это видно по иллюстрациям моих постов про проект моста. Особенно я люблю смотреть на динамичную схему деформирования, которая помогает хорошо понять, как конструкция работает. Настолько хорошей реализации этой функции нигде больше не видел. С тем, что показывает ЛИРА, рядом не стояло.

Наверно, вы подумаете: раз SOFiSTiK такой классный, так что же им все не пользуются? Тем более, что они не уходят с рынка РФ.

Основной сдерживающий фактор — высокий порог входа. Программа непроста в освоении, особенно без помощи хорошего ментора. Само ее название как будто на это намекает...

Друзья, обращаюсь к тем из вас, у кого оформлена подписка на телегу!

Если вам нравится этот блог и то, чем я тут делюсь — вы можете помочь мне. Бесплатно и без регистрации. Для этого нужно перейти по → ссылке ← и проголосовать за мой канал.

Что это даст? При увеличении количества голосов у меня появится больше возможностей по оформлению и настройке, что позволит мне радовать вас еще более приятной визуальной подачей, а также я смогу публиковать тут больше одной сторис и вести разноформатный контент.

Этим постом завершаю сериал о расчете стального моста, который я выполнял в SOFiSTiK. Это был мой первый крупный проект в качестве расчетчика на фрилансе. Своим опытом поделился в нескольких частях:

[1] — про коммуникацию с клиентом, подписание договора и мою мотивацию взяться за этот проект, который вначале пугал своим масштабом и сложностью

[2] — про этапы работы, которые мне предстояло выполнить, а также про сам проект и его расчетную модель

[3] — про анализ напряжений, эквивалентные напряжения и концентраторы

[4] — про влияние этапности монтажа на итоговое НДС

[5] — про анализ устойчивости конструктивных элементов, замоделированных пластинами

Сейчас, когда проект завершен, появилось больше возможностей писать в блоге и развивать его, чему я очень рад. Стремлюсь вывести качество контента на новый уровень. Соскучился по нашей коммуникации и обмену знаниями.

Всем хорошего дня и недели!

Та самая форма из поста выше.

SOFiSTiK 💙

Устойчивость пластин | мой первый проект на фрилансе

При анализе моста, о котором я писал в предыдущих постах серии [1, 2, 3, 4], столкнулся с проверкой устойчивости пластин. Проверка всех потенциально опасных мест по классике с использованием аналитических решений заняла бы огромное количество времени.

Давайте разберемся, как эта задача решается при численном моделировании на базе конечно-элементной модели.

1. Базовый метод — это так называемый линейный расчет форм потерь устойчивости, или расчет коэффициентов запаса устойчивости (КЗУ). В англ. источниках — Linear Bifurcation (Buckling) Analysis, или LBA. Этот расчет может быть выполнен почти в любом расчетном комплексе и делается очень просто. При этом он помогает выявить опасные участки и соответствующие им формы потери устойчивости, а также выдает любимые экспертизой коэффициенты запаса.

Главный минус метода — убийственно низкая точность.

Вот, к примеру. Если КЗУ > 10, я с вероятностью 99% могу быть уверен, что все ок. Если КЗУ < 1, то с вероятностью 99% все плохо. А весь спектр значений КЗУ = 1…10 по сути — зона неопределенности, где нет строгих критериев.

Причина низкой точности в том, что метод не учитывает:

• влияние деформаций схемы на ее геометрическую жесткость
• несовершенства изготовления и монтажа элементов, которые снижают начальную геометрическую жесткость
• нелинейность работы материала

2. Второй и более продвинутый метод — прямое моделирование потери устойчивости нелинейным расчетом. Этот расчет сложный в настройке и может включать в себя:

• учет геометрической нелинейности (обязательно)
• учет начальных несовершенств (опционально)
• учет нелинейности работы материала (опционально)

К этому методу обращаются, когда нет уверенности в положительности результатов, полученных в первом методе, или требуется большая точность.

В моем случае полученный в линейном расчете КЗУ > 4. Сама форма выглядит адекватно, что важно. Меня результат устроил.

// А какие ориентиры при оценке КЗУ для пластин встречали вы? Как их оцениваете?

Расчёт торцов и углов стен на продавливание

У многих конструкторов возникают сложности с этим расчётом, несмотря на то, что методика описана в СП 430 и сводится к простой проверке по одной формуле.

Сам расчёт можно разложить на 3 этапа:

1. Определение внутренних усилий в конструкциях
2. Нахождение равнодействующей поперечных сил в плите, действующих вдоль длины расчётного контура
3. Проверка условия прочности

Сложность представляет второй этап. Как определить равнодействующую поперечную силу вдоль контура — в СП не сказано. Из этой ситуации инженеры выходят по-разному: одни ориентируются на продольные силы в стене, другие — на усилия в КЭ плиты, которые попадают в расчётный контур. Третьи — считают вручную по грузовым площадям.

Лично я уважаю только один способ — суммировать усилия в КЭ плиты, так как это наиболее точно отражает требование СП и саму физику процесса.

Есть и другая сложность — как правильно назначить размер КЭ? Мы провели своё мини-исследование для того, чтобы ответить на этот вопрос и вывести рекомендации для наших конструкторов. Для этого выполнили так называемый «поиск сходимости»:

• Выполнялись серии расчётов с разными размерами КЭ: от 0.25h и до 1.5h, где h — рабочая высота плиты
• В каждом случае вдоль контура суммировались поперечные силы
• Определялась относительная ошибка, связанная с укрупнением сетки КЭ. В качестве условно правильного решения бралось значение при минимальном размере сетки, равном 0.25h

В результате большого числа тестов (показаны на графике) оказалось, что для обеспечения 5% точности следует назначать размер КЭ не более 0.5h.

Такой размер сетки выглядит достаточно мелким, и его трудно применять на всей плите. Поэтому целесообразно делать локальные сгущения. С размером зоны сгущения мы, кстати, тоже экспериментировали. Пришли к рекомендации делать её размером не менее 10h х 10h.

// Поделитесь, а как вы в своей практике выполняете эти проверки? И есть ли у вас правила моделирования, которых вы придерживаетесь?

Сегодня для конструкторов нашей компании я провёл вебинар, посвящённый расчёту железобетонных плит на продавливание в зонах у торцов и углов.

Когда сам начинал погружаться в эту тему, то осознал, что вокруг неё существует множество мнений и подходов, и все они далеки от однозначности. И этим стало интереснее!

Ниже поделюсь с вами результатами своих исследований в этой области.

P.S. На фото я сижу на терассе коворкинга, сам веб проводил в душной коморке метр на метр 🤪

Влияние этапности монтажа | мой первый проект на фрилансе

Одна из особенностей расчета мостов, которую я хорошо на себе испытал — это большое влияние этапности их монтажа. В моем расчете насчитывалось около 50 монтажных стадий, включающих последовательное добавление элементов, приложение нагрузок, монтажные воздействия и даже неоднократное изменение конструктивной схемы.

В карточках см. пример влияния этапности на распределение напряжений в основных несущих элементах. На фрагменте модели показаны главные балки пролетного строения, соединенные верхней плитой. Прочие элементы модели скрыты для простоты восприятия.

Монтаж этих конструкций можно грубо разделить на 2 этапа:

1. монтаж главных балок с соединяющими их частями верхней плиты
2. монтаж боковых секций, увеличивающих ширину моста и его жесткость

Видно, что в месте стыка центрального и боковых блоков плиты напряжения резко меняются.

• в центральном блоке они имеют величину ~ 100 МПа
• в боковых блоках они имеют величину ~ 30 МПа

При выполнении расчета без разбиения на стадии эти напряжения были бы практически одинаковыми!

Подобные и другие эффекты наблюдаются и в зданиях, которыми я занимаюсь чаще. Особенно в высотном строительстве. В будущем планирую посвятить внимание этой теме и показать больше примеров того, когда и почему важно учитывать этапность возведения для корректного определения усилий и деформаций элементов модели.

А вы учитываете этапность в своих расчетных моделях? Если да, то в каких случаях, и для чего? Поделитесь своим опытом и мыслями, мне интересно:)