Rys. 1. Tworzenie modelu w Brigade/Plus
Rys. Budsoft
Oferowane w Brigade/Plus wbudowane biblioteki różnych typów obciążeń ruchomych są zgodne z wieloma normami mostowymi (AASHTO, British Standard, Eurokody, normami skandynawskimi czy polską normą obciążeń mostowych) co znacznie upraszcza definicję obciążeń i torów ich ruchu. To co wyróżnia Brigade/Plus od innych programów do wspomagania projektowania konstrukcji mostowych, to zastosowanie specjalnych algorytmów do wyznaczania najniekorzystniejszego położenia obciążeń ruchomych 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. Łatwość definiowania modelu konstrukcji mostu oraz efektywny generator obciążeń ruchomych i zastosowane algorytmy automatycznego znajdowania najniekorzystniejszego ich położenia czynią Brigade/Plus programem przodującym na rynku oprogramowania w inżynierii mostowej. Brigade/Plus jest przeznaczony do rozwiązywania również złożonych zagadnień związanych z inżynierią mostową oraz wielu innych zagadnień spotykanych w inżynierii lądowej (nieliniowa analiza konstrukcji metalowych, betonowych, gruntów...). W Brigade/Plus nie ma żadnego ograniczenia co do geometrii i typu konstrukcji mostowej (rys. 1).
Brigade/Plus pozwala na przeprowadzanie analizy statycznej konstrukcji, zarówno liniowej jak i nieliniowej, wyznaczanie częstości drgań własnych konstrukcji, analizę dynamiczną liniową i nieliniową, wyznaczanie krytycznych mnożników obciążenia (analiza wyboczeniowa), analizę drgań harmonicznych, analizę modalną, analizę etapowego wznoszenia mostów, analizę współpracy gruntu i konstrukcji oraz analizę przepływów ciepła (ustalonych i nieustalonych).
Niedawno opracowano specjalny moduł przeznaczony do analizy dynamicznej mostów, po których następuje przejazd pociągów z dużymi prędkościami (przekraczającymi 200 km/h).
Na rys. 2 przedstawiono model mostu o rozpiętości 41,5 m, przez który przewiduje się przejazd pociągów z prędkością od 100 do 300 km/h. Na pomoście zdefiniowano tor przejazdu umownych pociągów typu HSLM, których oddziaływanie jest zastąpione układem sił skupionych, zgodnie z zaleceniami normy definiującej obciążenia mostów. Program Brigade na podstawie danych opisujących przejazd pociągu (typ pociągu, zakres prędkości, czas przejazdu) 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).
Rys. 2. Model MES mostu
Rys. Budsoft
Na rys. 3 pokazano przykładowo wynik analizy dynamicznej mostu metodą superpozycji modalnej w postaci mapy maksymalnych przyspieszeń poprzecznych pomostu (przepisy ograniczają przyspieszenie do 3,5 m/s2), wraz z lokalizacją wartości największej. Specjalnie opracowany moduł pozwala na automatyczne otrzymywanie obwiedni wielkości takich jak przyspieszenia, przemieszczenia czy siły przekrojowe, dla każdego pociągu przejeżdżającego z różnymi prędkościami.
Rys. 2. Model MES mostu
Rys. Budsoft
Biblioteka pojazdów szynowych zgodna z 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 prędkości i różnych pociągów), 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.
Z programem Brigade/Plus zintegrowany jest, znany i stosowany do rozwiązywania złożonych problemów inżynierskich, program metody elementów skończonych z SIMULII Dassault Syst?mes – Abaqus.
(Witold Kąkol, BudSoft Sp. z o.o.)