Większość obecnie projektowanych budynków mieszkalnych posiada garaż w kondygnacjach podziemnych. Z reguły poziomy te są w układzie płytowo-słupowym o siatce dostosowanej do układu miejsc parkingowych. Następnie mamy poziom parteru – często przeznaczony na usługi, który jest projektowany w układzie mieszanym, gdzie ściany nośne nie pokrywają się z siatką słupów garażu. Kolejne wyższe kondygnacje mieszkalne często wykonywane są jako murowane z trzonami żelbetowymi. „Tradycyjne” obliczenia takiej konstrukcji polegające na zbieraniu obciążeń „piętrami” i przykładaniu ich do belek i stropów niższej kondygnacji są bardzo pracochłonne, ale umożliwiają odwzorowanie przewidywanego spływu sił na poszczególne elementy konstrukcyjne. Mają również zaletę w postaci możliwości łatwego sprawdzenia i prześledzenia toku obliczeń przez innego konstruktora weryfikatora. Co jednak zrobić gdy chcemy używać przestrzennych modeli budynków mieszkalnych utworzonych w takich programach BIM jak Revit ?  Poprawne zwymiarowanie elementów konstrukcji tzw. „kondygnacji transferowej” wymaga znajomości obciążeń które działają na belki i płytę stropową . Wielokrotnie napotkałem na trudności z poprawną weryfikacją pracy takiego ustroju. Chciałbym przedstawić w jaki sposób przy użyciu nowego modułu „Konstrukcja na obciążenia” dostępnego w programie REX Robotools 2016 możemy sprawdzić czy zaprojektowana przez nas konstrukcja stropu nad garażem poradzi sobie bezpiecznie z przeniesieniem sił z wyższych kondygnacji budynku.

Pomysł polega na zastąpieniu oddziaływania konstrukcji kondygnacji położonych powyżej stropu nad garażem siłami odczytanymi z ścian i słupów kondygnacji parteru. Po przeliczeniu statyki konstrukcji budynku bez kondygnacji powyżej, tylko z wyznaczonymi obciążeniami, w wielu przypadkach otrzymamy większe wartości sił przekrojowych. Jest  to spowodowane brakiem sztywnych ścian-tarcz i efektu „przesklepiania się obciążeń”.

Do wyznaczenia obciążeń przy użyciu Robotools potrzebujemy przeliczonego modelu konstrukcji posiadającego wyniki obliczeń. Dodatkowo możemy przeliczyć model z wprowadzonymi specjalnie podporami na poziomie parteru. Otrzymamy wtedy oczywiście inny rozkład sił. Zaznaczamy górną część konstrukcji, z której ma być wyznaczone oddziaływanie.

Można ograniczyć selekcję tylko do pionowych elementów konstrukcyjnych (ściany, słupy) na poziomie danej kondygnacji co przyspieszy operację. Musimy również podać (lub pobrać z robota) numery prostych przypadków obciążeniowych (nie kombinacji), dla których będą wyznaczane obciążenia. Opcjonalnie można ograniczyć wyznaczanie obciążeń tylko do sił pionowych oraz tylko do sił ściskających. Ograniczając generacje obciążeń tylko do sił ściskających eliminujemy tzw. efekt podwieszania stropu czy belek do ściany-tarczy.
Po uruchomieniu  generacji z wybranych elementów odczytane będą wartości sił w wszystkich węzłach siatki MES. Zastosowałem wielowątkowy moduł pobierania i analizy danych wykorzystany w programie KryOlKa 2016, dzięki czemu komunikacja z Robotem odbywa się błyskawicznie nawet dla dużej ilości przypadków obciążenia. Następnie wyznaczamy wartości obciążenia dla ustalonego najniższego poziomu  w zaznaczonej selekcji konstrukcji. Wartości dla elementów płytowych są uśredniane na poziomie każdego elementu skończonego. Program automatycznie wykrywa orientację elementu i odpowiednio do niej analizowane są siły z właściwego kierunku. W kolejnym kroku zostają utworzone polilinie oraz węzły do których będą przyłożone wyznaczone dla każdego przypadku obciążenia. 

Wybrane we wcześniejszej selekcji elementy zostaną usunięte z modelu. Jeżeli nie wybraliśmy całości konstrukcji powyżej tylko ściany i słupy 1 kondygnacji (co przyspiesza działanie programu), pozostałą górną część konstrukcji należy ręcznie usunąć przed kolejnymi obliczeniami statycznymi.

Widok konstrukcji MES budynku po zamianie elementów konstrukcji na obciążenia.

W wyniku testów w ostatecznej wersji programu zrezygnowałem z tworzenia polilini. W zamian obciążenia przykładane są do węzłów wyznaczanych w środku elementu skończonego (rzutowanego  na płaszczyznę).  Szczegóły działania programu oraz porównanie wyników wymiarowania belek i płyty stropowej liczonej w całości oraz z obciążeniami zamiast tarcz opiszę w kolejnym wpisie.