SOFiSTiK Statikai programcsomagok alaptudása, képessége

AutoCAD
A statikus mérnökök által jól ismert AutoCAD egy speciális balra dokkolható eszközpalettával kiegészítve. Minden eddig megszokott AutoCAD parancs és megszerzett tudás felhasználható a térbeli, vagy síkbeli modell és a terhelés összeállításhoz. A SOFiSTiK statikai modellje DWG fájlban tárolódik. A program felismeri, hogy a megrajzolt, vagy AutoCAD elemként átvett vonatkozó rajzi elemek nem egyszerű geometriai elemek, hanem pótlólagos statikai tulajdonságokkal és attribútumokkal rendelkeznek, és ezeket ennek megfelelően is kezeli.
Használatához az aktuális verziójú AutoCAD megléte, vagy a PLUS-X-OEM megvásárlása szükséges. AutoCAD LT erre a célra nem használható.

Revit
A statikai számítás bemenő adata Autodesk Revit programmal is elkészíthető, ahonnan az analitikus elemek geometriája, a keresztmetszetek, anyagok, terhek és megfogási viszonyok átvehetők. A modul a Revit programba ágyazva használható, geometria szempontjából egyirányú adatkapcsolatot biztosít. Az adatátadáskor a Revitben használt (nem feltétlenül szabványos) anyagok és kereszmtetszetek a SOFiSTiK által használtakhoz megfeleltethetők.
Használatához az aktuális verziójú Revit megléte szükséges.
Részletek (szakcikk) »

Parametrikus szöveges megadás
Egy a SOFiSTiK-re jellemző, saját programnyelv segítségével a statikai feladatok szöveges módon is leírhatók. A programozásban egy kicsit is jártas statikusok által könnyen elsajátítható nyelv kiválóan alkalmas a gyakran ismétlődő (de mindig más-más adatokkal előforduló) feladatok, részfeladatok automatizálására, vagy a komplex feladatok esetén optimalizálásához.

IFC
Statikai szoftverek közötti IFC kapcsolat speciálisan csak a statikai elemeket tartalmazza, az építész elemeket nem.
Akár grafikusan, akár szövegesen elkészített, a végeselemhálózás alapjául szolgáló szerkezeti elemek (pont, vonal, és felület) importálása és exportálása IFC 2x3, IFC 4 Structural Analysis View formátumban.
Végeselemek (héjak, rudak) exportálása épületelemként IFC 2x3, IFC 4 Coordination View formátumban.

SAF
A SAF a Nemetschek Csoport kezdeményezése, amelynek célja a szerkezettervezők (statikai szoftverek) közötti együttműködés javítása egy nyílt, Microsoft Excel formátumú adatcserével. A pl. Archidad által előállított SAF fájlból a SOFiSTiK a szerkezet geometriáját, az anyagok és a keresztmetszetek megfeleltetett változatát veszi át.
Részletek (szakcikk) »

Az anyagdefiníciók, a teherkombinációk és a méretezések a kezdetben meghatározott szabványok és azok kategóriái szerint történnek. A feladatok során a szabványok által kínált alapbeállítások automatikusan életbe lépnek, de bármelyik lépésnél lehetőségünk van a szabványban szereplő értékek felülírására. A programrendszer által használható szabványok a következők:

EN - Eurocodes DIN - Deutsche Norm OEN - Österreichische Norm SIA - Schweizer Norm BS - British Standard US - American Standards and Unified Building Code SNIP - Russian Standard IS - Indian Standard AS - Australian Standard UNE - Instrucciones Espaniola UNI - Decreto Ministeriale Italiane

NF - AFNOR Association Francaise de Normalisation SS - Svenska Boverkets Konstruktionsregler (BKR) DS - Danish Standard NS - Norsk Standard SFS - Finnish Standard NEN - Netherlands Standard NBN - Belgian Standard NZS - New Zealand Standards GB - Chinese Standard NBR - Brazilian Standard ZA - South African Standard

A SOFiSTiK korlátozás nélküli anyaghasználatot biztosít: valamennyi, a programban megtalálható szabvány anyaga felhasználható vagy eredeti adatokkal, vagy a tulajdonságaik felülírásával. Egyedi anyagokat is definiálhatunk saját szigma-epszilon diagram elkészítésével. Összeállíthatunk saját, projektfüggetlen, bármikor bővíthető anyag-adatbázist, amelyből meríthetünk a későbbi munkáink során.

A programrendszer részét képezi egy standard-keresztmetszet adatbázis, mely téglalap, t-borda, kör/cső, pászma, és végül acélszelvény típusokat tartalmaz. Ezen standard keresztmetszetek értékei bármikor módosíthatók.

Ha ezektől eltérő, egyedi keresztmetszetre van igény, akkor szintén az AutoCAD felületén rajzolhatunk magunknak. Két típust különböztetünk meg: a tömör (de lyukakat is tartalmazható) kontúrrajzolással leírható, és a komponensekből összeállított (leginkább egyedi hegesztett acélszelvény).

Az akár különböző anyagokból készült keresztmetszetek definiálásánál megadhatunk vasalást (pontszerű, vagy "szétkent" vonalmenti / kerületi), és feszültségpontokat, ahol majd a méretezés eredményeket szolgáltat (pl. nyakpontok).

Vonalszerű elemek: rácsrúd, rúd
A rúdelemek lehetnek központosak, vagy külpontosak. Utóbbi esetben a rúdelemek hossztengelyére a keresztmetszetek tetszőleges pontjaikkal kerülhetnek. A rudak kezdő és végpontján egymástól eltérő keresztmetszet is megadható, melyet a program a rúd mentén interpolál. A program nem tesz különbséget borda és rúdelem között. A felületbe kerülő rúdelem automatikusan képes bordaelemként viselkedni.
A rácsrudak automatikusan központosak, csak normálerő felvételére képesek.

Felületszerű elemek: tárcsa, lemez, héj
A felületszerű elemek 4 csomópontú (de választhatóan akár 3 csomópontú is lehet) síkbeli, (változó) vastagsággal ellátható és akár külpontosan is elhelyezhető elemek, a héjelemek csavarási merevséggel is rendelkeznek. Az elemek ortotróp módon is viselkedhetnek akár irányonként más-más beadott vastagság, vagy kiválasztott keresztmetszet által.

Kapcsolati elemek: csukló, rugó, merev test
Kapcsolati elemeket definiálhatunk az egyes végeselemek között (csomópont-csomópont, csomópont-rúd, rúd-rúd, rúd-felület, felület-felület), melyek lehetnek klasszikus, ellenállást az adott irányban, vagy ellenállást nem tanúsító (csukló), lineáris, vagy egyedi, merevségükkel leírt elemek.

Támaszelemek: pontszerű, vonalmenti, felületi
A támaszok globális és lokális koordinátarendszer szerint állíthatók be. Lehetnek fix, vagy rugalmas (lineáris és nemlineáris) tulajdonságúak, eltolódás és/vagy elfordulás elleniek. A támaszok automatikusan a csomópontokhoz kötődnek, de rajzolás szinten pontokhoz, vonalakhoz, vagy felületekhez rendelhetjük őket.

Héj és rúd (lemezborda) együttdolgozása: A héjelemek és a gerendaelemek együttdolgozásának feltétele a közös csomópontok kialakítása. A gerendaelemeket a hossztengely mentén beilleszthetjük a keresztmetszet felső-középső pontjával, a héjelemeket pedig szintén külpontosan az alsó síkjukkal. A hálógenerálás során a közös síkon közös csomópontok képződnek, és az együttdolgozás biztosított anélkül, hogy kapcsolati elemeket kellene alkalmazni. A külpontosság miatt az elemekben ébredő feszültségek adnak jó eredményt.

Hálógenerálás

Az AutoCAD-ben megrajzolt úgynevezett szerkezeti vonalakból a program vonalszerű, a felületekből pedig felületszerű végeselemeket generál automatikusan. A hálógenerálás leginkább a számítógép memóriáját veszi igénybe a processzorát kevésbé. A hálógenerálásnál a program arra törekszik, hogy a kényes pontokon sűrítse a hálót, és a végeselemek oldalvonala lehetőleg folytonos vonalképet mutasson. Ennek hatására az eredmények is folytonos lefutást mutatnak.
Kényszerpontok közbeiktatásával helyileg vezérelhetjük a háló jellegét. A hálózás módjára néhány csúszka használatával gyakorolhatunk hatást globálisan, lokálisan pedig az egyes szerkezeti felületeknél eldönthetjük, hogy rájuk a szabályos, vagy a szabálytalan automatikus hálót tegye a program.

A program a terhek két fajtáját különbözteti meg, a geometriához kötött és a tőle független terhet. Ezek alapján készíthetünk csomóponti, rúd, vagy héj terheket, valamint szabadon elhelyezett koncentrált, vonalmenti, felületi, vagy térfogati (folyadék) terheket. A geometriához kötődő terheket az AutoCAD szerkezeti elemeihez rendelhetjük, így azokból a hálógenerálás során automatikusan a végeselemtípusnak megfelelő teher képződik. A független terheket, elegendő megrajzolni, és a program automatikusan érzékeli az alatt a lévő szerkezeti elemet. Létrehozhatunk úgynevezett teherelosztó felületeket, melyek a rajtuk elhelyezett terheket a hozzájuk kapcsolódó rúdelemekre osztják szét, valamint vándorló terheket, melyek egy tetszőlegesen definiált teherkép útvonal mentén történő végigvezetését jelentik teherállásokat generálva.

Teher típusok: erő, nyomaték, elmozdulás, feszítés, egyenletes és egyenlőtlen hőmérsékletváltozás, hosszváltozás, görbület, imperfekció.
A terhek intenzitása lehet egyenletes, vagy változó.

Az elkészített terheket teheresetekbe, a tehereseteket pedig hatásokhoz sorolhatjuk a teherkombináció automatikus elvégzése érdekében.

A számítás után a program eredményeket szolgáltat: a vonalszerű elemeken alakváltozások, igénybevételek, a felületszerű elemeken igénybevételek és feszültségek, a kapcsolati elemeken igénybevételek, a csomópontokon pedig elmozdulások és elfordulások jelentkeznek. Ezek az eredmények folyamatosan egy SOFiSTiK (adatbázis)fájlban tárolódnak.

A teherkombináció első lépéseként meg kell határoznunk a kombinációban résztvevő lineárisan kiszámított tehereseteket, és azok szorzóit (ami automatikusan a szabványból jön, de egyénileg módosítható), a második lépésben pedig meg kell adnunk a program számára, hogy milyen elemtípusok, milyen eredményei szerint végezzen kombinációt: pl. rúdelemek nyomatékai, függőleges csomóponti elmozdulások. Az így kapott, minden egyes elemre más-más teherösszeállítás eredményeként egyedi szélsőértékek mellett automatikusan megkapjuk a vele egyidejű további igénybevételeket, elmozdulásokat is.
A teherkombinációk eredményei szintén teheresetekben tárolódnak, így azok akár újabb kombinációban vehetnek részt.
A nemlineárisan kiszámított teheresetek nem vehetnek részt egy későbbi automatikus teherkombinációban, csak kézi összegzéssel kombinálhatók.

A vonalszerű elemeknél a tetszőleges anyagból és keresztmetszetből készült, elsősorban rúdelemek feszültségszámítása a szélső szálakon, a keresztmetszet nevezetes pontjain, feszültségpontjain történik. Vasbeton méretezéskor vagy a szükséges vasmennyiség meghatározása, vagy a keresztmetszet definiálásakor megadott vasalás ellenőrzése végezhető el. Mindehhez keresztmetszet-optimalizálás, az alkalmazott keresztmetszetek kihasználtságának és a szabvány szerinti megfelelőség meghatározása társítható.

A felületek feszültségeinek meghatározása már a számításkor megtörténik. A felületméretezés így csak a vasbeton felületszerkezeteken végez vasmennyiség-meghatározási feladatot. Az átszúródás ellenőrzése, vagy az átszúródás elleni vasalás kiszámítása szintén a méretezés részét képezi. A vasalás lehet ortogonális vagy tetszőlegesen ferde (a hossz és keresztirány által bezárt szög 90°-tól eltérő).

Számos szituációban a héjak eredményei nem értelmezhetők, a vasalás (főleg nyírási) meghatározásához nem felhasználhatók. Az úgynevezett Design Elements használatával általunk kijelölt zónákban a héjelemek alapján fiktív rúdelemek generálódnak, melyek (rúd)igénybevételei felhasználhatók a vasalás meghatározásához, így klasszikus gerenda és a pillér vasalást kapunk azokon a helyeken is, ahol az épületmodellben héjak szerepelnek.
Ezek a méretezési elemek párhuzamosan, árnyékként léteznek a modellben, nem befolyásolják a teljes modell merevségét és igénybevételeit.

A szerkezetek bemenő adatainak és a számítások eredményeinek grafikus megjelenítését egy külön program végzi, mely alkalmas munkaközi ellenőrzésre és a végső statikai dokumentáció összeállítására egyaránt.
A modell végeselemeinek szinte minden tulajdonsága lekérdezhető, és ábrázoltatható: sorszámozás, megtámasztási feltételek, rugók, anyag és keresztmetszeti értékek, lokális koordinátarendszerek, stb..
Megjeleníthető (főleg ellenőrzés céljából) a felvitt végeselemek geometriájához kötődő, vagy attól független (de a végeselemekre átszámított) terhek intenzitása és iránya.
Fóliakezelés segítségével egy ábrán egyidejűleg több, egymástól eltérő rajz is megjeleníthető: pl. nyomaték és vele egyidejű nyíróerő, vagy teherállás és a hozzá tartozó nyomatékábra.
Az eredmények felrajzoltathatók a kiindulási vagy az elmozdult alakra is.
A modellnek bármekkora részét is láttatjuk a képernyőn az eredmények szélsőértékei mindig jól elkülöníthetően megjelennek, így nem csak az érték, de eredmény helye is beazonosítható.
A számítás eredményei végeselemtípustól függően külön csoportosítva, fa-struktúrába rendezve, akár rendkívül részletes beállítások kíséretében érhetők el. Ide elsősorban a lineáris számításból keletkező igénybevételek, elmozdulások, feszültségek, és vasalások tartoznak, melyek ábrázolásmódja lehet vonalas, vektoros, színezetten kitöltött, vagy akár szintvonalas. A nemlineáris számítási eredmények közé tartozhat többek között a repedések, kihasználtságok, és a folyási zónák ábrázolása.
Számos szelektálási, szűrési lehetőség és a 3 dimenziós, tetszőleges metszetkezelés biztosítja az áttekinthető ábrák és dokumentációk előállítását. Az összeállított dokumentáció sablonként elmenthető, így a legközelebbi felhasználás, egy másik feladat számítása során a dokumentáció rögtön újra előáll (természetesen az aktuális eredményekkel). Az összeállításban szereplő képek akár külön képfájlként is kinyerhetők egy független dokumentációkészítés számára.

A grafikus mellett használhatunk egy numerikus eredménykiértékelő programot a SOFiSTiK számításból keletkező "szám és adathalmaz" áttekinthető táblázatos formába rendezéséhez. A számítási eredmények párbeszédablakokon keresztül szűrhetők elemtípus, eredmény fajtája és tehereset szerint. Az így kapott, egyedileg összeállított táblázat nyomtatható, vagy átadható táblázatkezelő programba (pl. Excel). A grafikus eredményekhez hasonlóan ez a dokumentáció-beállítás is elmenthető sablonként újbóli felhasználás céljából.

Az egyes számítási lépések vezérlésénél lehetőségünk nyílik az adott feladati lépéshez tartozó automatikus dokumentáció elkészítésére. Tartalma és részletezettsége az adatbeviteli felületen párbeszédablakok, a szöveges adatmegadásnál parancssorok segítségével irányítható. Az egy futatáson belüli, egymást követő számítási lépések folyamatosan bővítik a dokumentáció tartalmát. A dokumentációból a táblázatok, szövegrészletek (szövegként, vagy Excel formátumban) és képek vágólap használattal kimásolhatók. Az automatikus a dokumentáció alkalmas gyors ellenőrzésre (a számítási hibák felderítésére), vagy néhány adat, jellemző ábra kiragadására. A tartalomjegyzékkel ellátott dokumentáció tetszőleges szövegrészlettel és képpel kiegészíthető, így önálló statikai dokumentumként is megállja a helyét.