CYPE 3D i CYPE Connect vs SCIA Engineer: porównanie możliwości, wyników i wymiarowania konstrukcji stalowych

Projektowanie nowoczesnych konstrukcji inżynieryjnych wymaga oprogramowania, które nie tylko zapewnia wysoką precyzję obliczeń numerycznych, ale również usprawnia codzienne modelowanie, wymiarowanie połączeń oraz wymianę danych w środowisku BIM. Podczas niedawno przeprowadzonego webinarium specjaliści TMC zaprezentowali bezpośrednie zestawienie dwóch popularnych na rynku programów do analizy strukturalnej: CYPE (CYPE 3D oraz CYPE Connect) oraz SCIA Engineer.

Analiza została przeprowadzona na przykładzie jednonawowej hali stalowej ze statycznie niewyznaczalnym ustrojem nośnym, co pozwoliło zweryfikować precyzję wyników obu narzędzi, ich interfejs oraz podejście do wymiarowania elementów i węzłów stalowych.

Filozofia i architektura oprogramowania

Jedną z fundamentalnych różnic pomiędzy oboma środowiskami jest podejście do modułowości oraz cyklu życia projektu:

Ekosystem CYPE (Open BIM): CYPE to modułowe środowisko rozwijane w Hiszpanii, zorientowane na współpracę w standardzie Open BIM za pośrednictwem bezpłatnej platformy BIM Server Center. Projektant nie musi inwestować w cały pakiet oprogramowania – wybiera jedynie te moduły, które są mu aktualnie potrzebne. Poza modułami konstrukcyjnymi (takimi jak CYPE 3D do analizy prętowej, CYPECAD do analizy powierzchniowej czy CYPE Connect do połączeń MES), ekosystem oferuje bezpłatny moduł architektoniczny 3D (IFC), narzędzia instalacyjne (MEP), symulacje energetyczne, akustyczne oraz zarządzanie kosztorysowaniem i placem budowy.
SCIA Engineer: To uznany na rynku od ponad 50 lat, specjalistyczny program obliczeniowy nastawiony ściśle na zaawansowaną analizę MES. SCIA funkcjonuje w oparciu o pakiety (Concept, Professional, Ultimate) różniące się zakresem funkcjonalności. Program skupia się na samych obliczeniach statyczno-wytrzymałościowych (konstrukcje kubaturowe, mosty, obiekty przemysłowe), bez wbudowanych narzędzi do zarządzania projektem czy pełnej dokumentacji rysunkowej.

Model testowy i porównanie wyników statyki

Aby obiektywnie porównać oba programy, na potrzeby webinarium przygotowano bliźniacze modele jednonawowej hali stalowej:

Ustrój nośny: słupy i rygle z profili walcowanych IPE 330 (stal S235).
Schemat statyczny: połączenie słupów z fundamentem przegubowe, połączenia okapowe i kalenicowe sztywne.
Płatwie: zimnogięte, pracujące w układzie wieloprzęsłowym.
Obciążenia: ciężar własny, obciążenie stałe oraz śnieg nakładany poprzez panele obciążeniowe.

Zestawienie wyników obliczeniowych

Wyniki uzyskane w obu programach okazały się niemal identyczne, co potwierdza wysoką dokładność i wiarygodność obliczeń w środowisku CYPE 3D:

Parametr obliczeniowy	SCIA Engineer	CYPE 3D	Różnica
Pionowa reakcja w podporze (ciężar własny)	6,78 kN / 7,84 kN	6,68 kN / 7,84 kN	< 1,5
Moment zginający w okapie (śnieg)	21,39 kNm	21,32 kNm	< 0,4
Moment zginający w kalenicy (śnieg)	19,75 kNm	19,66 kNm	< 0,5
Przemieszczenie w kalenicy (kombinacja)	10,37 mm	10,55 mm	1,7
Maksymalne wytężenie SGN (rygiel IPE 330)	50,0%	48,0% – 48,5%	1,5

W obu programach decydującym warunkiem nośności rygla była interakcja zginania z siłą osiową w węźle okapowym według Eurokodu 3.

Analiza stateczności i wyboczenia

Podejście do wyznaczania współczynników wyboczeniowych i sił krytycznych wykazuje pewne różnice w codziennej obsłudze:

SCIA Engineer: Wyznaczenie rzeczywistych długości wyboczeniowych wymaga przyłożenia jednostkowej siły ściskającej (1 kN), przeprowadzenia analizy stateczności liniowej, a następnie ręcznego przypisania uzyskanych postaci wyboczenia siły krytycznej (α_crit) do odpowiednich osi elementu (K_y, K_z). Dla analizowanego słupa uzyskano współczynniki K_y = 1,6 (oś silna) oraz K_z = 1,0 (oś słaba) przy α_crit = 2619.
CYPE 3D: Pozwala na zastosowanie tej samej metody z siłą jednostkową, uzyskując analogiczne wartości (α_crit = 2632 oraz K_y = 1,6). Jednocześnie CYPE 3D umożliwia całkowite zautomatyzowanie tego procesu bez konieczności tworzenia fikcyjnych przypadków obciążeń. Program może samodzielnie wygenerować kombinacje z maksymalną siłą osiową dla wskazanych grup elementów, przekształcić wzór Eulera i automatycznie zaktualizować współczynniki wyboczeniowe w całym modelu.

Połączenia stalowe: CYPE Connect vs SCIA

Obszar projektowania i weryfikacji węzłów stalowych to moduł, w którym CYPE Connect ujawnia znaczącą przewagę technologiczną.

CYPE Connect (Zaawansowany MES nieliniowy):

Analiza nieliniowa: CYPE Connect wykorzystuje nieliniową analizę MES ze sprawdzaniem uplastycznienia materiału (odkształcenia plastyczne ograniczane zgodnie z Eurokodem 3 do 5%). Pozwala to na projektowanie znacznie bardziej ekonomicznych i wytężonych połączeń w porównaniu do klasycznej metody składnikowej.
Pełna swoboda modelowania: umożliwia tworzenie dowolnych połączeń dla profili walcowanych, zimnogiętych, blach usztywniających, spoin czy śrub.
Automatyczny transfer sił: połączenie z CYPE 3D lub CYPECAD przez BIM Server Center automatycznie przenosi siły wewnętrzne ze wszystkich kombinacji bez konieczności ręcznego wyszukiwania przypadków krytycznych.
Dokumentacja i interoperacyjność: program automatycznie generuje szczegółowe rysunki warsztatowe z etykietami, wymiarowaniem i spoinami, a cały model połączenia 3D można wyeksportować do formatu IFC (np. dla użytkowników programu Tekla).

SCIA Engineer:

Wbudowany moduł połączeń SCIA opiera się na tradycyjnych wzorach katalogowych metody składnikowej (EN 1993-1-8).
W przypadku węzłów nietypowych lub profili zimnogiętych konieczne jest ręczne budowanie skomplikowanych modeli powłokowych (2D), co wymaga dużego nakładu pracy.
Moduł rysunkowy w SCIA jest mocno uproszczony i do wytworzenia pełnej dokumentacji warsztatowej wymaga zewnętrznych aplikacji CAD.

Podsumowanie: dlaczego warto wybrać CYPE?

Wyniki przeprowadzonego porównania jednoznacznie wskazują, że CYPE 3D w połączeniu z CYPE Connect dostarcza dokładnie tę samą precyzję obliczeniową co zaawansowane „kombajny” klasy SCIA Engineer, oferując przy tym szereg przewag użytkowych:

Niższy próg wejścia i intuicyjny interfejs: wstążkowy układ menu w CYPE prowadzi projektanta „za rękę” przez kolejne etapy definiowania geometrii, obciążeń i obliczeń.
Przewaga w projektowaniu połączeń: moduł CYPE Connect daje nieograniczone możliwości analizy nieliniowej MES oraz automatycznego tworzenia rysunków warsztatowych.
Elastyczny model finansowy: dzięki budowie modułowej inżynier płaci tylko za te narzędzia, z których rzeczywiście korzysta, działając bez przeszkód w standardzie Open BIM.

Chcesz przetestować możliwości CYPE 3D oraz CYPE Connect w swoich projektach?
Pobierz bezpłatną wersję demonstracyjną oprogramowania ze strony CYPE i przekonaj się, jak sprawnie możesz projektować konstrukcje stalowe i ich połączenia!