Kuormien optimointi yksikkövektorin vasteella. Miten se tehdään?
Siltojen ja liikennöityjen alueiden mitoituksessa suurin haaste on NCCI1 mukainen kuormitus. Erilaisia kuormitusvaihtoehtoja on miljoonia ja haastavissa tilanteissa suunnitteluarvojen hakeminen on työlästä. EN 1991-2 ja NCCI1 ovat perinteisesti lähteneet ratkaisemaan ongelmaa muuttumattomilla liikkuvilla kuormilla ja niiden kuormaryhmien verhopintojen maksimeita yhdistelemällä. Tämä ei salli täysin vapaata kuormitusta ja liikkuvien kuormien välillä ei saa olla vuorovaikutusta. Tasaisen kuorman asettelu voi olla vaikeaa esittää liikkuvilla kuormilla. Kaikkien miljoonien vaihtoehtojen läpikäynti ei ole mahdollista nykylaskentateholla – vai onko se sittenkin? Miten tehdään AA13-42 tai LM71-35?
Tekniikka näiden ongelmien ratkaisuun on yksikkövektorin vastepintojen yhdistely käyttäen liikennekuormamallia. Liikennekuormamalli kuvaa liikennekuormaa muutaman muuttujan avulla (esim. ajoneuvon paikka, pituus poikkisuunnassa ja ajoneuvojen välinen etäisyys). Liikennekuormamalli kertoo millä kertomilla eri yksikkövektorien vastepintoja yhdistellään, jotta saadaan muodostettua edustava vaste liikennekuormasta. Ratkaisussa liikennekuorman vaikutusta ei lasketa itse FE mallilla vaan jälkikäsittelijällä muutamalla muuttujalla, joka mahdollistaa hyvin tarkan optimoinnin.
Vaihe 1. Liikennekuormamallin määritys
Liikennekuormamallissa määritetään alueet tai viiva, joka kuormitetaan tai piirretään rautatiekiskot. Lisäksi määritetään optimoitava mitoitusarvo ja samanaikaisten muiden sisäisten voimien tallennus. Akselikuormat ja tasaiset UDL kuormat voidaan kirjastoida: Esim LM1, LM2, LM3 tai mikä tahansa mielivaltainen liikennekuormamalli. Lisäksi määritetään useampi kaistalayout ja optimointimenetelmä.
Usein Multistart optimisation on tehokkaampi ja tarkempi. Myös kuorman asema kaistan sisällä voi olla muuttuja liikennekuormamallissa kuten myös itse kaistan asema.
Vaihe 2. Tarkasta Prototyyppikuorman toiminta ja yksikkövektorien vastepinnat
Tämä vaihe on laskentamenetelmän laadunvarmistuksen kannalta kaikkein oleellisin. Avaa edellisessä vaiheessa tehdyn kuormatapauksen optimoidun sisäisen voiman tulokset ja käytä LOAD CASE GENERATION työkalua tulosten tarkastamiseen. Vie hiiri laatan pisteiden päälle. Tarkasta myös yksikkövektorin vastepinnat ja niiden laatu ja vektorikentän tiheys.
Vaihe 3. Monista optimointeja
Kun yksi optimointi toimii, voi sen kopioida eri kuormamalleihin esim. LM2 tai LM3 tai tarkempi ajoneuvokuorma ja tietenkin muihin sisäisiin voimiin. Käytä monistustyökalua ja ennalta määritettyjä liikennekuormamalleja.
Vaihe 4. Tee NCCI1 mukaiset kuormamallien maksimien yhdistelyt ja laske suunnittelumaksimit
Edellisissä vaiheissa tehdyt optimoinnit ovat kuormatapauksia, mutta samalla myös miljoonien kuorman sijoittelutapojen maksimeja ja minimejä. Suunnitteluarvojen löytämiseksi on enää suoritettava kuormaryhmälaskenta (Max of Load Groups). Tämä vaatii kuormaryhmien yhdistelylogiikan syöttämisen. Load Groups dialogissa käyttäjä voi määrittää ryhmien sisäisiä logiikoita kuten miten eri keskipakovoimat ja jarrukuormat liikuntasaumalohkoittain yhdistellään tai miten liikennekuormien vasteen maksimit yhdistellään. Ryhmien sisäinen logiikka voidaan määrittää CUSTOM napilla. NCCI1 logiikka voidaan syöttää dialogin alareunassa olevalla CUSTOM napilla. Tietenkin NCCI1 standardiyhdistelyt voidaan tallentaa ohjelmaan, jotta niitä ei tarvitse joka kerta erikseen määrittää.
Kaikkien FEM-Design käyttäjien ulottuvilla on uusi teknisesti ainutlaatuinen liikennekuormien optimointityökalu. Työkalulla päästään kiinni liikennekuormien todellisiin maksimeihin tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin. Laajemmin siitä hyötyvät siltasuunnittelijat ja taitorakenteiden suunnittelijat.
Järjestimme 3D Bridge moduulista webinaarin toukokuussa. Voit katsoa nauhoitteen alla olevasta linkistä.
