Knäckningsberäkning med Auto-Detect och Projection

4. UNDERSÖKNINGAR

4.3 Fallstudie 1 – Kompatibilitet med element

4.3.3 Knäckningsberäkning med Auto-Detect och Projection

Modellen som används i denna undersökning är en egen modell bestå-ende av en balk och två pelare som sammansluter i knutpunkterna. De laster som tilldelas modellen anges i Robot Structural Analysis. Vilka är egentyngden och en utbredd last på 50 kN/m och placeras på balkele-mentet, se Figur 4.14. Till modellen anges interna krafter och kapa-citeter i Robot Structural Analysis för knäckningskontrollen.

Figur 4.14 – Figuren till vänster föreställer analysmodellen som används i fallstudie 1 med knäckningskontroll, den analytiska linjen representeras i orange. Figuren till höger visar den samma konstruktion i Robot Structural Analysis med en pålagd last på balkelementet

Knäckningsberäkning med Auto-Detect

I första fallet i den här undersökningen placeras den analytiska linjen med inställningen Auto-Detect. Pelarnas analytiska linjer placeras auto-matiskt i centrum av elementen och balkens analytiska linje placeras automatiskt i balkens övre fläns och ansluter till pelarens linje i över-kant, se Figur 4.15. I Robot Structural Analysis uppfattas modellen an-norlunda och liksom beskrivet i avsnitt 4.3.1 flyttas balken upp så att den analytiska linjen placeras i balkcentrum, dvs. en halv balkhöjd.

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1

Figur 4.15 – I den första figuren visas Revitmodellen med mått och de analytiska linjernas placering med Auto-Detect. De två objekten till höger visar modellens analytiska linje samt en 3D-modell i Robot Structural Analysis.

Inställningarna för utförande av en knäckningsanalys utförs i Robot Structural Analysis. Pelarens längs är oföränderlig i både Revit Structure och Robot Structural Analysis efter exportering därmed an-vänds modellens verkliga mått. För pelarelementet sätts längden till 10,00 m och bucklingskoefficienten till 0,7 pga. knäckningsfallet fast inspänd nedtill och ledad upptill, se Figur 4.16.

Figur 4.16 - Member Definition - pelarinställningar i Robot Structural Analysis

För en knäckningsanalys tillförs inre krafter till modellen och därmed kan knäckningsberäkningen genomföras. På sida 34 presenteras resulta-tet av knäckningsberäkningen i Robot Structural.

Knäckninsresultatet i Robot Structural Analysis. Beträffande fallstudie 1 med inställningen Auto-Detect i Revit Structure.

STEEL DESIGN

--- CODE: SS-EN 1993-1:2005/AC:2009, Eurocode 3: Design of steel structures.

ANALYSIS TYPE: Member Verification

---

CODE GROUP:

MEMBER: 26 Column_26 POINT: COORDINATE:

--- LOADS:

Governing Load Case: Manual

--- Global stability check of member:

Lambda,y = 84.52 < Lambda,max = 210.00 Lambda,z = 140.51 < Lambda,max = 210.00 STABLE

N,Ed/(Xy*N,Rk/gM1) + kyz*Mz,Ed/(Mz,Rk/gM1) = 0.64 < 1.00 (6.3.3.(4)) N,Ed/(Xz*N,Rk/gM1) + kzz*Mz,Ed/(Mz,Rk/gM1) = 1.03 > 1.00 (6.3.3.(4))

---

Incorrect section !!!

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1

35 Knäckningsberäkning med Projection

En ny undersökning genomförs för att studera en ändring vilket sker i Revit Structure som sedan exporteras till Robot Structural Analysis.

Viktigt att tillägga är att samma modell används i undersökningen men i stället för inställningen Auto-Detect sätts nya inställningarna till Center of Element. Detta bidrar till att den anlytiska linjen placeras i centrum av balkelementet i stället för i överkant av flänsen såsom i det tidigare exemplet. Detta bidrar i sin tur till att pelarlängden ändras från 10,0 meter till 9,8 m och elementet har placerats med pelartoppen till balkens centrum efter en exportering till Robot Structural Analysis.

Balkelementet behåller sin ursprungliga plats vilket givits i Revit Structure, se Figur 4.17.

Figur 4.17- I den första figuren visas Revitmodellen med mått och de analytiska linjernas pla-cering med Center of Element. De två bilderna till höger visar modellens analytiska linje samt en 3D-modell i Robot Structural Analysis.

Vid inställningen Center of Element används pelarelementets verkliga längd utifrån de analytiska linjerna som måttsättningen baseras på framställs i analysen, dvs. 9,80 meter. Samma förutsättningar gällande infästningar används vilket leder till samma bucklingskoefficient på 0,7.

För inställningarna av längd och bucklingskoefficient i Robot Structural Analysis se Figur 4.18. På sida36 presenteras knäckningskontrollen i Robot Structural Analysis med en modell projekterad med inställning-en Cinställning-enter of Eleminställning-ent.

Figur 4.18- Member Definition - pelarinställningar i Robot Structural Analysis

Knäckninsresultatet i Robot Structural Analysis. Beträffande fallstudie 1 med inställningen Center of Element i Revit Structure.

STEEL DESIGN

--- CODE: SS-EN 1993-1:2005/AC:2009, Eurocode 3: Design of steel structures.

ANALYSIS TYPE: Member Verification

---

CODE GROUP:

MEMBER: 26 Column_26 POINT: COORDINATE:

--- LOADS:

Governing Load Case: Manual

--- Global stability check of member:

Lambda,y = 82.83 < Lambda,max = 210.00 Lambda,z = 137.70 < Lambda,max = 210.00 STABLE

N,Ed/(Xy*N,Rk/gM1) + kyz*Mz,Ed/(Mz,Rk/gM1) = 0.60 < 1.00 (6.3.3.(4)) N,Ed/(Xz*N,Rk/gM1) + kzz*Mz,Ed/(Mz,Rk/gM1) = 1.00 < 1.00 (6.3.3.(4))

---

Section OK !!!

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1

37 4.3.4

Knäckningsberäkning med Rigid Links

I den här undersökningen används en liknande modell såsom i avsnitt 4.3.3. Det som skiljer modellerna åt är att balken nu är placerad ovan pelarna i stället för emellan dem. Även i det här fallet anges lasten i Robot Structural Analysis och anges till 50 kN/m. Knäckningsfallen är desamma som för modellen innan vilket bidrar till en bucklingskoeffi-cient på 0,7.

Knäckningsberäkning - Middle of Element

I denna undersökning används inte inställningen Auto-Detect med Pro-jection i något av elementen. Först anges balkens analytiska linje till Middle of Element. Den analytiska linjen placeras i mitten på elementet och efter en exportering till Robot Structural Analysis behålls balkens strukturella placering då tyngpunken är placerad i centrum av balk-elementet. Eftersom en manuell justering har genomförts på den analy-tiska linjen uppstår två noder vilka därefter förenats genom en Rigid Link, se Figur 4.19. Pelarelementen behåller sin reala längd på 10,0 me-ter och den analytiska linjen är kompatibel och beräkningsbar. Lasten angivna i Robot Structural Analysis tillämpas och placeras automatiskt på den analytiska linjen.

Figur 4.19 - Modell för knäckningsberäkning med inställningen Projection - Center of Element.

De övre bilderna visualiserar Revitmodellen och den analytiska linjens placering samt Robot-modellen med angiven last. De undre bilderna åskådliggör en knutpunkt i denna modell med analytiska linjer och Rigid Links vilket tillämpats i Robotmodellen

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1

39 Knäckningsberäkning - Top of Element

Den analytiska linjen justeras till Projection – Top of Element och place-ras på balkens övre fläns. Vid en överföring till Robot Structural Analy-sis flyttas balkens strukturella modell upp och placeras så att den analy-tiska linjen befinner sig i balkelementets tyngdpunkt. Detta leder till en felaktig verklighetsrelaterad bild i Robotmodellen då ett luftrum bildas mellan balken och pelaren, se Figur 4.20. Även här uppstår två noder efter exportering, kompatibilitet med analytiska linjer sker genom Rigid Links. Efter exporteringen hade pelarna måttet 10,0 m, vilket var det-samma som i Revitmodellen med inställningen Center of Element.

Figur 4.20- Modell för knäckningsberäkning med inställningen Projection – Top of Element. De övre bilderna visualiserar Revitmodellen och den analytiska linjens placering och Robotmo-dellen med angiven last. De undre bilderna åskådliggör knutpunkt i denna modell med analy-tiska linjer samt Rigid Links i Robotmodellen

4.3.5

Resultat

Knäckningsberäkning med Auto-Detect och Projection

Då balkelementens analytiska linje justerades från Auto-Detect till Pro-jection placerades automatiskt den analytiska linjen på lämpligast ställe i strukturen enligt Revit Structure. I exporteringen till Robot Structural Analysis bidrog detta till felaktig måttsättning på pelarelementen vilket i sin tur medförde skilda beräkningsresultat beträffande knäckning.

Knäckningsberäkning med Rigid Links

Resultatet av knäckningsberäkningen blev detsamma för de båda mo-dellerna trots olika förhållanden mellan pelarens övre ände och balkens undre fläns. Robot Structural Analysis utförde beräkningar på de belas-tade pelarna oavsett placering av balkelement och den analytiska linjen.

4.3.6

Diskussion

Det är fördelaktigt att de strukturella elementens placering överens-stämmar i de både Revit Structure och Robot Structural Analysis. Detta för att enkelt kunna redigera ett element i Robot Structural och veta att elementet får samma placering i Revitmodellen efter en uppdatering eller vice versa.

Inställningen Auto-Detect är ett enkelt sätt att modellera på då elementens analytiska linjer placeras på bäst lämpliga sätt i elementen och blir kompatibla. Denna metod är dock inte fullständigt passande vid överföring med Robot Structural Analysis då det strukturella ele-mentet anpassar sin tyngdpunkt efter den analytiska linjen och måtten justeras. Det kräver då att användaren av programmet måste ha kon-troll på vart den analytiska linjen placeras för att modellen ska ha samma mått i Robot Structural Analysis som i Revit Structure efter en överföring. Då manuella justeringen genomförs och dubbla noder upp-kommer är det positivt att tillämpa Rigid Links. Detta verktyg kan till-lämpas i båda programvarorna och medföljer modellen vid överföring vilket ger användaren möjlighet att justera modellen i valfri programa-vara. I knäckningsanalysen med Rigid Links behöll pelarna sina mått från Revitmodellen vilket bidrog till samma beräkningsresultat oavsett balkens inställning av analytiska linjen.

Då en beräkningsundersökning genomförs i Robot Structural Ana-lysis är inte den strukturella modellen betydelsefull, det viktigaste är att den analytiska modellen är kompatibel och innehåller rätt information från Revitmodellen, exempelvis tvärsnittsmått, längdmått m.m. Resul-taten skiljer sig inte märkvärt men då varningstexten incorrect section framkommer borde ett tvärsnitt med större dimensioner användas för

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1

41 att klara av pålastning. Detta kan bidra till onödiga produktionskostna-der p.g.a. brist på kunskap om den analytiska linjen. De strukturella elementen kan likna varandra trots olika placering av den analytiska linjen

4.4 Fallstudie 2 – Kompatibilitet med material och laster

Beroende på vilken slags last som tillämpas modellen kan lasten place-ras endast på valfri plats i elementet eller med koppling till elementets analytiska linje. Detta förklaras i mer utförligt i avsnitt 3.3.1.

I fallstudie 2 undersöks i vilket programvara laster lämpligast pla-ceras samt hur material och tvärsnittsegenskaper hanteras vid överfö-ring mellan programvarorna.

4.4.1

Hur material, laster och tvärsnitt uppfattas vid överfö-ring

Laster

Laster som ska tillämpas modellen kan anges i Revit Structure eller Ro-bot Structural Analysis. I avsnitt 3.3.1, den analytiska presentationen om hur laster tillförs modellen i båda programmen, redovisas begrep-pet Hosted vilket placerar lasterna på den analytiska linjen i Revitmo-dellen. En Hosted Lineload placeras på IPE-balken i Figur 4.21. Balkens analytiska linje är placerad med Auto-Detect vilket medför i det här fallet att linjen automatiskt blir placerad i balkens övre fläns. Vid en överföring med Robot Extensions väljs att exportera den första mo-dellen för att sedan uppdatera kommande justeringar i momo-dellen från Revit Structure till Robot Structural Analysis.

I Robotmodellen efter överföringen följs de laster med modellen vilka angetts i Revit Structure. Liksom i fallstudie 1 justeras balken automatiskt efter sin analytiska linje i Robotmodellen. Lasterna place-rades på balkens analytiska linje i de båda modellerna.

Figur 4.21 - Modell med inställningen Auto-Detect och en Hosted Line Load presenteras i den vänstra bilden. Till höger visas Robotmodellen efter en överföring

Med användingen av Line Load, vilken inte är sammankopplad med elementets analytiska linje, överförs inte lasterna från Revit Structure till Robotmodellen. Lasterna tillämpas modellen i Robot Structural Ana-lysis och modellen uppdateras till Revit Structure. Lasterna visualiseras

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 2

43 inte synligt i Revitmodellen men lastinformationen är kopplad till mo-dellen. En undersökning genomförs på Revitmodellen med de kopp-lade lasterna genom att exportera denna modell tillbaka till Robot Structure Analysis. I Robot Extensions blir den inställningsdel vid namn Self-Weight låst till de valda lasterna i Robot Structural Analysis.

Material

I exporteringen med tilläggsprogrammet Robot Extensions väljs under Basic Options inställning Self-weight med lastfall SNOW1 då denna pa-rameter representerar snölast i undersökningen. Till stålpelarna har material angivits manuellt från standardvärdet Steel till mer specifikt Steel-S355. Balken behåller sitt standardvärde Steel vilket mer specifikt namngivs Steel-S345. I Robot Extensions väljs under Additional Options inställning Define new materials in Robot.

Materialinställningarna angivna i Revit Structure medfördes kor-rekt efter en exportering till Robotmodellen trots inställningen att defi-niera nya material i Robot Structural Analysis valdes.

De materialegenskaper vilka tillämpats tidigare ändras i Robot Extensions. Där väljs nya inställningar i materialöverföringen, alterna-tivet Use Robot Default Material tillämpas vilket betyder att varje element tillskrivs ett material i Robot Structural Analysis från en materialdata-bas. Robotmodellen tillgavs standardmaterialet Steel till alla konstrukt-ionsdelar i Robot Structural Analysis. De materialegenskaper som till-delats modellen i Revit Structure uteblev i Robotmodellen efter expor-tering.

4.4.2

Tillvägagångssätt

Denna undersökning genomförs för att undersöka hur en justering av laster påverkar beräkningar. Tillvägsgångssättet presenteras enkelt i Figur 4.22.

Figur 4.22 - Tillvägsgångssätt för fallstudie 2

I Revit Structure tillämpas laster den analytiska modellen och material-egenskaper samt tvärsnittsdata på de strukturella elementen. Egen-skaperna vilka tillämpats pelarelementen anges så att de inte klarar en knäckningsberäkning vilket leder till att justeringar av modellens in-formation sker i Robot Structural Analysis för att klara angivna laster från Revit Structure. Tvärsnittsdata och materialegenskaper justeras i Robot Structural Analysis tills modellen klarar en knäckningsberäk-ning. Sedan uppdateras modellen till Revit Structure för analys av vil-ken information som medföljt modellen efter en exportering.

4.4.3

Knäckningsberäkning av material och laster

En modell bestående av två pelare och en balk placerad ovan pelarna används i undersökningen. Pelarna består av tvärsnitt HEA200 och balkelementet tvärsnitt IPE300. Materialegenskaper på pelarna anges till Steel-S235 i Revit Structure, se Figur 4.23.

Figur 4.23 - Balk med tvärsnitt IPE300 och pelare med tvärsnitt HEA200 samt materialegen-skaper givna i Revit Structure

Knäckningsberäkning med pelartvärsnitt HEA200

Inställningen Projection används och balkelementets analytiska linje anges Top of Element vilken placeras i balkens övre fläns. De mellan-rum som uppstår mellan pelarelement och balkelement ersätts med en Rigid Link för en kompatibel beräkningsbar modell i Robot Structural Analysis. I Robotmodellen anges pelarna fast inspända nedtill och le-dade upptill vilket ger en bucklingskoefficient på 0,7 För inställningar

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 2

45 gällande pelarelementet se Figur 4.24. Balken anges ledad i båda ändar och en last på 100 kN/m placeras på balkens analytiska linje i Robot Structural Analysis. Interna axiella krafter anges till 400 kN. En knäck-ningsberäkning utförs vilket utfaller i att pelaren inte klarar belastning-en. Knäckningsberäkningens resultat presenteras på sida 46.

Figur 4.24 - Inställning av bucklingskoefficient och längd på pelarelementet i Robot Structural Analysis

Knäckninsresultatet i Robot Structural Analysis. Beträffande fallstudie 2 för kontroll av tvärsnittsdata.

STEEL DESIGN

--- CODE: SS-EN 1993-1:2005/AC:2009, Eurocode 3: Design of steel structures.

ANALYSIS TYPE: Member Verification

--- CODE GROUP:

MEMBER: 25 Column_25 POINT: COORDINATE:

--- LOADS:

Governing Load Case: Manual

--- Global stability check of member:

Lambda,y = 84.52 < Lambda,max = 210.00 Lambda,z = 140.51 < Lambda,max = 210.00 STABLE

N,Ed/Nb,Rd = 1.00 > 1.00 (6.3.1.1.(1))

---

Incorrect section !!!

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 2

47 Knäckningsberäkning med pelartvärsnitt HEA220

För att konstruktionen ska klara de angivna lasterna väljs ett stabilare tvärsnitt till pelarelementen i Robot Structural Analysis. Tvärsnittet ju-steras från HEA200 till HEA220, vilket innebär ett större tvärsnitt.

Materialegenskaperna behålls till Steel-S235, de interna krafterna behål-ler sitt värde och bucklingskoefficienten är fortfarande 0,7. Ytterligare en knäckningsberäkning genomförs på pelarelementen vilket utfaller i godkända tvärsnittsmått. Resultatet från knäckningsberäkningen pre-senteras på sida 48.

Trots godkända tvärsnittsmått undersöks en justering av material-egenskaperna. De ändras från Steel-S235 till Steel-S335 i Robot Structural Analysis vilket bidrar till att den globala stabilitetskontrollen för pelaren erhåller normalkraften (N,Ed) värdet 0,65<0,1 vilket resulte-rar i ett bättre resultat ur stabilitetssynpunkt. De nya tvärsnitten och materialegenskaperna vilka justerats i Robot Structural Analysis behålls och en uppdatering sker till Revitmodellen vilket visas i Figur 4.25.

Figur 4.25 – Revitmodell bestående av en balk med tvärsnitt IPE300 och två stycken pelare med tvärsnitt HEA220 samt materialegenskaper givna i Robot Structural Analysis

Knäckninsresultatet i Robot Structural Analysis. Beträffande fallstudie 2 för kontroll av tvärsnittsdata efter en redigering.

STEEL DESIGN

--- CODE: SS-EN 1993-1:2005/AC:2009, Eurocode 3: Design of steel structures.

ANALYSIS TYPE: Member Verification

--- CODE GROUP:

MEMBER: 25 Column_25 POINT: COORDINATE:

--- - LOADS:

Governing Load Case: Manual

--- Global stability check of member:

Lambda,y = 76.34 < Lambda,max = 210.00 Lambda,z = 126.99 < Lambda,max = 210.00 STABLE

N,Ed/Nb,Rd = 0.72 < 1.00 (6.3.1.1.(1))

---

Section OK !!!

Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 2

49 4.4.4

Resultat

Revit Structure  Robot Structural Analysis

Material som angivits modellen i Revit Structure medföljer modellen korrekt med inställningen Define new materials in Robot. Robot Structural Analysis uppfattar materialvalen från Revitmodellen och liknande material definieras i Robot Structural Analysis vilka är identiska Revit Structure.

Laster med Hosted ansluts till elementets analytiska linje och över-förs med Revitmodellen till Robot Structural Analysis korrekt.

Robot Structural Analysis  Revit Structure

I undersökningen med knäckningsberäkningen justeras materialegen-skaperna i Robot Structural Analysis och efter en uppdatering till Re-vitmodellen visar resultatet att materialjusteringarna inte följt med mo-dellen. Laster tilldelade modellen i Robot Structural Analysis är endast synliga i Robotmodellen men informationen finns kopplad till den uppdaterade Revitmodellen. Tvärsnittsinformation som ändrats i Ro-bot Structural Analysis medföljer korrekt efter en uppdatering till Re-vitmodellen.

4.4.5

Diskussion

Laster tillämpas modellen lämpligast i Robot Structural Analysis där beräkningar utförs och mer avancerade laster kan tillämpas. Laster som ska synliggöras i både Revit- och Robotmodellen anges i Revit Structure. Laster angivna i Robot Structural Analysis åskådliggörs end-ast i Robotmodellen dock behövs inte lend-aster synliggöras i byggritning-arnas. Det är då lämpligast att ange laster i Robotmodellen och endast använda Revitmodellen som underlag för byggritningar. Skulle ändå laster tillämpas i Revit Structure ska även lasterna justeras i Revitmo-dellen för att synliggöras i båda modellerna efter exportering.

Då en beräkning genomförts i Robot Structural Analysis och inte uppfyllt godkänt resultat för de angivna lasterna bör en justering av materialegenskaper ske i Revit Structure då det finns exporteringsalter-nativ hur materialinformationen ska definieras i Robotmodellen.

Materialegenskaper vilket justerats i Robotmodellen och sedan uppda-terats till modellen i Revit Structure har inte alltid samma information.

Detta är negativt då materialegenskaper kan justeras i Robot Structural Analysis för att påverka beräkningsresultatet men i överföringen till Revitmodellen medföljer inte elementens reviderade materialval vilket bidrar till felaktig information i den strukturella modellen och i beräk-ningsresultaten.

Tvärsnittsinformation vilket angivits i Revit Structure medföljer modellen korrekt till Robot Structural Analysis. Efter knäckningsberäk-ningen genomförts justerades tvärsnittegenskaperna för ett hållbart re-sultat. De nya tvärsnitten medföljde korrekt efter en uppdatering till Revitmodellen. Detta är användbart då elementens egenskaper har be-tydelse i beräkningssyfte och enklast är att justera tvärsnittsegenskaper i samma programvara där beräkningar utförs för att slippa tidsåtgång vid överföring av modell. Efter genomförda beräkningar och slutliga tvärsnitt kan modellen överföras till Revit Structure med korrekt in-formation om tvärsnitt.

5. SLUTSATS

I detta avsnitt presenteras de slutsatser vilka framkommit efter fallstudierna.

Hur en optimal överföring genomförs med ett rekommenderat tillvägagångs-sätt. Även vidare studier presenteras i detta avsnitt.

5.1 Kompatibilitet mellan programvaror

Syftet med denna rapport är att studera kompatibilitet mellan Revit Structure och Robot Structural Analysis. Överföring med IFC-systemet stöder inte behandling av analytiska linjer och är inte lämplig som över-föringsmetod. Tilläggsprogramet Robot Extensions underlättar ringsprocessen där konstruktören kan hantera modellen i en överfö-ring. Då Revitmodellen ska exporteras till Robot Structural Analysis finns ett flertal alternativ att välja bland i Robot Extensions. Dock påvi-sades vissa brister i tilläggsprogrammet vid uppdatering av modellen från Robot Structural Analysis till Revit Structure. Justeringar som ge-nomförts i Robotmodellen kunde inte behandlas i samma omfattning i Robot Extensions vid överföring till Revit Structure.

5.1.1

Revit Structure  Robot Structural Analysis

Element

I Revit Structure följer inte alltid den analytiska linjen hela elementet pga. inställningen Auto-Detect. Den analytiska linjen placeras automa-tiskt på bäst lämpliga ställe enligt Revit Structure i modellen för kom-patibilitet och tar inte hänseende till den strukturella modellen. Detta

In document Kompatibilitet med BIM-koncept: Revit Structure 2012 och Robot Structural Analysis 2012 (Page 41-69)