Komputerowe projektowanie konstrukcji mostowych
BRIGADE to pakiet programów służących do komputerowego wspomagania projektowania
konstrukcji mostowych.
BRIGADE/Standard, pierwszy
z pakietu programów znany dotąd jako BRIGADE, to niezwykle efektywny
program do projektowania mostów płytowo-belkowych. BRIGADE/Standard
wyposażony jest tylko w te opcje i narzędzia, które są potrzebne w
trakcie procesu projektowania tego typu konstrukcji. Definicję modelu
obliczeniowego dokonuje się bazując na geometrii konstrukcji, a nie jak w
wielu innych programach, na siatce elementów skończonych. Pozwala to
skupić uwagę projektanta na najważniejszych etapach projektowania
konstrukcji mostowej.
BRIGADE/Standard
wykorzystuje we wszystkich etapach tworzenia modelu zdefiniowaną na
wstępie jego geometrię (niweletę, płytę pomostu, belki
podłużne/poprzeczne i krawędziowe, ścianki poprzeczne, słupy,
przyczółki, ...). Projektant skupia zatem uwagę tylko na danych
geometrycznych konstrukcji mostu i nie musi troszczyć się o podział
konstrukcji na elementy skończone, ich numerację, punkty przyłożenia
obciążeń, sposób połączenia płyty z belkami, trasę kabli sprężających,
itp. Graficzny interfejs użytkownika jest tak stworzony, aby maksymalnie
uprościć pracę z programem i równocześnie zapewnić ciągłą kontrolę nad
modelem mostu. Wizualizacja modelu w 3D na każdym etapie procesu
modelowania konstrukcji mostu znacznie ułatwia pracę i kontrolę
wprowadzanych danych. Zdefiniowana na wstępie geometria służy następnie
do automatycznego podziału na elementy skończone, który może być w
każdej chwili modyfikowany bez konieczności uwzględniania renumeracji
węzłów i/lub elementów. Program BRIGADE/Standard pozwala również na
analizę konstrukcji sprężonych (płyty pomostowe, belki podłużne i
poprzeczne). W analizie mostu sprężonego uwzględniane są efekty wywołane
efektami krótkotrwałymi (tarcie i poślizg cięgien, sprężyste
odkształcenie betonu) oraz długotrwałymi (skurcz i pełzanie betonu,
relaksacja cięgien).
Obciążenia
takie jak ciężar własny, parcie gruntu, osiadanie podpór, obciążenie
termiczne, skurcz, obciążenia od hamowania i przyspieszania taboru,
parcie wiatru, obciążenia ruchome itd. są definiowane w bardzo prosty i
przejrzysty sposób, za pomocą wyboru odpowiednich zakładek i wypełniania
okien dialogowych. Oferowane w BRIGADE/Standard wbudowane biblioteki
różnych typów obciążeń ruchomych są zgodne z wieloma normami mostowymi
(AASHTO, British Standard, Eurocode, normami skandynawskimi i polską
normą obciążeń mostowych) i znacznie upraszczają definicję obciążeń i
torów ich ruchu.
To
co wyróżnia BRIGADE/Standard od innych programów do projektowania
konstrukcji mostowych, to zastosowanie specjalnych algorytmów do
wyznaczania najniekorzystniejszego położenia obciążenia ruchomego dla
wybranych sił przekrojowych i ich kombinacji z innymi obciążeniami
działającymi równocześnie. Algorytmy te bazują na bardzo efektywnym
algorytmie wyznaczania obwiedni sił przekrojowych wykorzystującym
koncepcję powierzchni wpływu. Uwalnia to projektanta od żmudnych, często
ręcznych, obliczeń związanych ze znajdowaniem obwiedni sił
przekrojowych i ich kombinacji, co w przypadku konstrukcji mostowych
stanowi zasadniczy etap analizy wyników.
Szczególną
uwagę zwraca również łatwość, przejrzystość i różnorodność sposobów
wizualizacji wyników analizy, które mogą być przedstawiane w formie 3D
(mapy naprężeń, sił przekrojowych, przemieszczeń i reakcji rysowanych na
geometrii konstrukcji) lub 2D (wykresy zmienności odpowiednich
wielkości wzdłuż lub w poprzek mostu). Wyniki odnoszą się do
podstawowych przypadków obciążeń jak i do obwiedni definiujących
ekstrema dla różnych ich kombinacji.
Łatwość
definiowania modelu konstrukcji mostu oraz efektywny generator obciążeń
ruchomych i zastosowane algorytmy automatycznego znajdowania
najniekorzystniejszego ich położenia czynią BRIGADE/Standard programem
przodującym na rynku oprogramowania w inżynierii mostowej.
Z
programem BRIGADE/Standard zintegrowany jest, znany i stosowany do
rozwiązywania złożonych problemów inżynierskich, program metody
elementów skończonych - Abaqus. Gwarantuje to wiarygodność otrzymywanych wyników i dostęp do najnowszych osiągnięć w technologii metody elementów skończonych.
Brigade/Plus
BRIGADE/Plus jest
programem rozszerzającym zakres możliwości programu BRIGADE/Standard i
jest przeznaczony do rozwiązywania złożonych zagadnień związanych z
inżynierią mostową oraz wielu zagadnień spotykanych w inżynierii lądowej
(nieliniowa analiza konstrukcji metalowych, betonowych, gruntów, itp). BRIGADE/Plus
pozwala na przeprowadzanie analizy statycznej konstrukcji, zarówno
liniowej jak i nieliniowej, wyznaczanie częstości drgań własnych,
analizę dynamiczną liniową i nieliniową, wyznaczanie krytycznych
mnożników obciążenia, analizę drgań harmonicznych, analizę modalną,
analizę etapowego wznoszenia mostów, analizę współpracy gruntu i
konstrukcji oraz analizę przepływów ciepła (ustalonych i nieustalonych).
Zakres analiz nieliniowych obejmuje nieliniowe charakterystyki
materiałowe, nieliniowość geometryczną i nieliniowości wynikające z
zagadnień kontaktowych. Biblioteka elementów skończonych zawiera
wszystkie elementy niezbędne do efektywnego modelowania nawet bardzo
złożonych geometrii, tj. elementy kontynualne 1D, 2D i 3D, elementy
powłokowe, membranowe, belkowe, kratownicowe, sprężyny, elementy
sztywne.  Możliwości programu BRIGADE/Plus można rozszerzać dodając nowe moduły do istniejących już funkcji programu. Opracowany
niedawno nowy modu Brigade/Plus przeznaczony jest do analizy
dynamicznej mostów, po których następuje przejazd pociągów z dużymi
prędkościami (v>200km/h). Program Brigade/Plus na podstawie
wprowadzonych danych opisujących przejazd pociągu (typ pociągu, zakres
prędkości, tor pociągu, wybór metody całkowania równań ruchu,
charakterystyka tłumienia konstrukcji) dobiera parametry do rozwiązania
zadania dynamiki układu most/pojazd i uruchamia analizę dynamiczną
metodą modalną lub bezpośredniego całkowania równań równowagi
dynamicznej metodą Newmarka (możliwe jest w tym przypadku uwzględnienie
nieliniowego zachowania się konstrukcji). Biblioteka pojazdów szynowych
zgodna ze wspomnianą normą europejską (pojazdy HSLM-A i HSLM-B), łatwa
definicja nowego składu pociągu przejeżdżającego przez obiekt mostowy,
specjalne narzędzia do analizy wyników (obwiednie dla wielkości
opisujących deformację, sił przekrojowych wyznaczane dla różnych
pociągów i zdefiniowanego zakresu prędkości), pozwalają na niezwykle
efektywne studiowanie problemów związanych z dopuszczeniem istniejących
obiektów mostowych do nowych warunków ich eksploatacji (pociągi
poruszające się z dużymi prędkościami) jak i pomagają przy projektowaniu
nowych obiektów mostowych przeznaczonych dla tych pojazdów. 
Specjalnie
opracowany moduł pozwala na otrzymanie automatycznie obwiedni wielkości
takich jak przemieszczenia, przyspieszenia czy siły przekrojowe, dla
każdego pociągu przejeżdżającego po moście w zdefiniowanym zakresie
prędkości. Otrzymana mapa maksymalnych przemieszczeń pozwala na
znalezienie typu pociągu i prędkości (lub zakresu prędkości), dla której
może wystąpić zjawisko rezonansu na skutek przejazdu pociągu z
określoną prędkością. Następnie dla tego pociągu i wybranej prędkości
można sporządzić wykres zależności amplitudy przemieszczeń w zależności
od czasu, za pomocą którego można dokonać oceny, czy mamy do czynienia z
rezonansem czy tylko z drganiami nieustalonymi. Na rysunku obok pokazano animację przejazdu pociągu przez most.
Poniżej znajdują się ilustracje nowej funkcjonalności programu Brigade/Plus: Free Body Cuts, która pozwala dla właściwie dowolnego przekroju mostu, modelowanego za pomocą elementów bryłowych lub powłokowych, na obliczanie wszystkich sił przekrojowych, również od obciążeń ruchomych i dla ich obwiedni.
|
|