VIKTOR: “automatische modellering en analyse van een tunnel”

Op de traditionele manier van het ontwerpen van een constructie met tientallen deelsecties worden veel handelingen handmatig gedaan en vaak herhaald. Bij het ontwerp van een tunnel bijvoorbeeld, zou er met de hand een structureel model worden opgebouwd en doorgerekend met een software pakket als SCIA Engineer.

Automate the boring. Engineer the awesome!

Dit model is voor iedere sectie weer net iets anders, wat het opbouwen en aanpassen ervan een tijdrovend proces maakt. Hierbij lopen we ook tegen de volgende problemen / vragen aan:

  • Hoe kunnen de resultaten van 100 tunnel secties na een batch berekening inzichtelijk gemaakt worden?
  • Hoe kunnen de resultaten die voortkomen uit verschillende externe pakketten, in dit geval SCIA Engineer en IDEA StatiCa, gecombineerd worden?
  • Hoeveel moeite en tijd kost het om alle modellen aan te passen zodra er een wijziging in geometrie plaatsvindt (bijvoorbeeld, de tunnelbuis wordt breder)?

Parametrisch tunnel ontwerp

Met het VIKTOR platform is een applicatie ontwikkeld waarin parametrisch een tunnel kan worden ontworpen. De globale ontwerpparameters kunnen makkelijk gevarieerd worden, zoals bijvoorbeeld de hoogte van de tunnel, de dikte van wanden, belastingen etc. Door de variërende diepteligging van de tunnel, is het ontwerp opgedeeld in secties (moten), zodat eventuele afwijkingen op mootniveau kunnen worden overschreven. Vervolgens is er een koppeling tussen de online applicatie en SCIA gemaakt zodat met een druk op de knop in VIKTOR, een (batch) berekening gedaan kan worden. Het resultaat van deze berekening wordt vervolgens terug gestuurd naar VIKTOR en inzichtelijk gevisualiseerd. Ook worden deze resultaten automatisch opgeslagen in de applicatie, en kan er op ieder gewenst moment een oud resultaat gevisualiseerd worden. Met de resultaten kunnen nu heel snel de kritische locaties in de structuur bepaald worden, zowel per tunnel moot als middels een krachtenverloop voor de gehele tunnel.

Nu de kritische / omhullende krachten bekend zijn, kunnen deze gecombineerd worden met de capaciteit van de getrokken wapening om te toetsen of deze wapening voldoet. Het ontwerp van deze wapening is net zoals de geometrie van de tunnel, parametrisch aan te passen. Voor alle unieke wapening doorsnedes wordt een input bestand gemaakt voor IDEA StatiCa. Met dit pakket is ook een koppeling gelegd, zodat net als bij de koppeling met SCIA, via een druk op de knop een (batch) berekening gedaan kan worden. De resultaten die IDEA heeft gegenereerd komen hierna ook terug in VIKTOR. Alle resultaten van externe pakketten zijn op dit moment dus gecentraliseerd in de applicatie en kunnen worden gevisualiseerd op bijna iedere gewenste manier. In het voorbeeld hieronder zie je de interne krachten (rood / blauw) op een doorsnede in de tunnel en per wapeninszone de capaciteit van de wapening (donker / licht groen).

Kostenbesparing

Het ontwikkelen van deze applicatie was een parallel traject aan het ontwerpproces van de tunnel zelf. Zo is er eerst gefocust om een minimale tool op te leveren, waarmee het voorontwerp versneld en vereenvoudigd werd. De hoeveelheid pijnlijke en tijdrovende taken die een engineer per tunnel moot keer op keer zou moeten doorlopen is hierdoor enorm gereduceerd en bovendien is de kans op handmatige fouten vrijwel nul. Deze tijdsbesparing zorgt ervoor dat het ontwerp sneller met hoger detail kan worden gedaan, wat uiteindelijk terug te zien was in een enorme besparing op o.a. materiaalkosten. Dat alles voor maar ongeveer 500 uur aan ontwikkeltijd!

Na het voorontwerp en enkele aanpassingen aan de modellering, zijn deze ook doorgevoerd in de codering en is de applicatie getweaked voor het definitief ontwerp. Deze fase is in nog eens 500 uur ontwikkeld. Met deze uitbreiding is het ook mogelijk geworden om meerdere moten parallel te analyseren. Zo kan de engineer aan het eind van de dag op de analyse knop klikken, en wordt een groot deel van de tunnel gedurende de nacht doorgerekend.

Door de parametrische opzet, kunnen ook last minute aanpassingen aan de modellering snel worden toegepast en is de tunnel binnen no time helemaal opnieuw doorgerekend. Dit levert de engineer een enorme tijdswinst op.

Potentie en toekomst

Nu zal je denken, wat heb ik nog aan de applicatie zodra de tunnel helemaal ontworpen is? Kan alle geschreven code nu de prullenbak in? Zeker niet! Tijdens het bouwen van features wordt rekening gehouden om het zo “generiek” als mogelijk op te zetten, wat betekent dat features als een soort plug-and-play hergebruikt kunnen worden in een andere applicatie.

Naast de koppelingen met SCIA Engineer en IDEA StatiCa heeft deze applicatie ook de potentie om via een koppeling met bijvoorbeeld D-Foundations een toetsing van de funderingspalen te doen. Zo’n toetsing is vrij standaard en kan, zoals hierboven beschreven, ook als een “generiek” blokje gemaakt worden en vervolgens worden hergebruikt. Sterker nog, deze feature is reeds ontwikkeld voor andere projecten en kan vrij eenvoudig in deze applicatie gehangen worden.

Follow us on LinkedIn

More To Explore

Blog

VIKTOR: “automatische modellering en analyse van een tunnel”

Op de traditionele manier van het ontwerpen van een constructie met tientallen deelsecties worden veel handelingen handmatig gedaan en vaak herhaald. Bij het ontwerp van een tunnel bijvoorbeeld, zou er met de hand een structureel model worden opgebouwd en doorgerekend met een software pakket als SCIA Engineer.

Blog

VIKTOR: “automation in D-Foundations”

Most companies that are involved in designing and building pile foundations, need to perform analyses to ensure that their foundation designs meet the safety standards as described in the NEN. Commonly D-Foundations software is used to do the calculations. The software package mainly analyses pile foundations. It can calculate the required depth of a set of specified foundation piles placed in a particular soil composition (based on GEF files) under a certain load.

Do you want to boost your business?

Drop us a line and keep in touch