BIM ve statice

V této epizodě našeho podcastu jsme se zabývali perspektivním tématem BIM ve statice.

Zde si můžete poslechnout celý díl: #001 BIM ve statice

BIM – co se za tím skrývá?

BIM je zkratka pro Building Information Modeling a je vzorem digitalizace ve stavebnictví. Jedná se o pracovní nebo plánovací metodu, kterou lze spravovat centrální informace o projektu pomocí digitálních modelů budovy. Hraje roli také při posouzení statiky. Když architekt vytvoří 3D model, předá ho všem, kteří se účastní projektu, a model lze dále okamžitě použít pro statické posouzení.

V centru proto stojí síťování: BIM model funguje jako centrální datový uzel pro sběr, organizaci a rozdělování veškerých dat o stavbě. Každý, kdo se na stavbě podílí, má k těmto údajům přístup v průběhu celého životního cyklu budovy.

BIM nabízí skvělé příležitosti, ale také výzvy.

Spolupráce architekta a statika

Tradičně předává architekt své plány ve formátu PDF nebo podobné formě statikovi, který je použije pro vytvoření statických modelů. Statik z nich vypočítá svůj statický model. V případě BIM je obzvláště důležitý hladký průběh výměny dat. Pokud má statik přístup k BIM modelu architekta, musí z velkého množství dat vyfiltrovat všechny staticky relevantní objekty a použít je pro výpočet, což znamená práci navíc. Důležitým rozdílem ve způsobu práce je, že architekti pracují s fyzickým modelem konstrukce, zatímco statici pracují s idealizovaným analytickým modelem. Architekti modelují budovy jako tělesa s rozměry délka, šířka a výška nebo tloušťka. Statici mají například pro stropní desku pouze jednu plochu a pro sloup pouze jeden prut.

Cílem je, aby architektonický software přenášel statické systémy přímo a v některých případech je také automaticky vytvářel. V ideálním případě jsou už zahrnuta i zatížení. Statik jako uživatel musí znát jak statiku, tak výpočetní program, aby mohl odhalit případné chyby.

BIM - výhody a předpoklady

V Německu zatím BIM není příliš rozšířeno. Jedním z důvodů je pomalá a nedostatečná výměna dat mezi architektonickými a statickými kancelářemi, protože architekti nejsou placeni za to, aby dopracovávali modely tak, aby se dali použít pro statické výpočty. Kromě toho nemůže architekt vědět, které nosné prvky jsou pro statika důležité.

V dnešní době se při statických výpočtech často používá analýza MKP. MKP je zkratka pro Finite Element Method a jedná se o numerickou aproximační metodu pro výpočet nosných konstrukcí. Při importu BIM modelu architekta je často nutné ruční dopracování. Statik často používá jiný analytický systém, než jaký se použil v modelu. V nejhorším případě se BIM modely architekta a statika stále více vzdalují, což může způsobit, že komponenty již nelze správně nebo jen obtížně přiřadit. To vede k problémům, pokud chceme, aby byly změny v modelech vidět.

V určitých BIM nástrojích lze připojit zatížení a zatěžovací stavy. Jako zatěžovací stav označujeme například v případě počasí působení větru nebo sněhu na konstrukce. Vyvolávají zatížení, která se doplňují ke statickému systému. Nejdůležitějšími výsledky výpočtů jsou pro statiky vnitřní síly, deformace a napětí, které se v příslušných materiálech používají při posouzení. Výpočty by měly být vždy provedeny v příslušném programu pro statickou analýzu, protože nabízejí mnohem lepší dimenzování. Po výpočtech statici poznají, zda je třeba něco změnit, a informují o tom architekta.

Co se ale stane, když se provedou změny v původním BIM modelu a následně je třeba je zohlednit? V tomto případě musí být k dispozici určitá nařízení a schválení od odpovědných pracovníků. Mělo by se stanovit, kdo, kde a kdy může provádět změny. Aktuální stav projektu je řízen komunikací ze strany pracovníků i programů.

Jak mezi sebou programy komunikují?

Existují tři typické scénáře výměny:

a) Klasicky analogový přenos dokumentů od architekta ke statikovi ve formě PDF atd.

b) Formáty souborů speciálně navržené pro stavebnictví, např. soubory IFC. IFC je zkratka pro Industry Foundation Classes a je to formát souboru nezávislý na výrobci pro výměnu informací o budovách a projektech.

c) Přímé propojení dvou různých programů, přičemž architektonický program komunikuje s příslušným programem pro statickou analýzu v obousměrné výměně dat.

K IFC patří coordination view, v němž se geometrie konstrukce popisuje na základě objemových modelů. Dále je k dispozici structural analysis view, ve kterém se přenášejí a načítají idealizované staticky relevantní objekty. Zde lze vidět také klouby, podpory a zatížení. Proto je u BIM vždy důležité se zeptat, která views mohou příslušné programy načítat a zobrazovat.

Závěr

3D BIM modely jsou pro statiky užitečné také proto, že umožňují snáze pochopit složité konstrukce a při přenosu dat lze rychle vytvořit analytický model, což šetří spoustu času. Je důležité si uvědomit, že BIM a analytický model se zpravidla liší, a proto je třeba je zkontrolovat.

Použití BIM vyžaduje rozsáhlé znalosti o všech fázích plánování. Všichni zúčastnění musí být navíc připraveni přehodnotit tradiční rozdělení práce, spolupracovat a chápat plánování jako týmovou práci.

Na začátku procesu BIM je úsilí navíc, protože je třeba vše pečlivě namodelovat, aby model mohli používat i ostatní. Na konci lze ovšem v každém případě dosáhnout úspor a lepších výsledků z hlediska nákladů a času, protože vše je zdokumentováno a všichni spolupracují.

Statická analýza tvoří malou, ovšem nikoli nepodstatnou část BIM, a proto je důležité, aby software pro statické výpočty podporoval BIM. Musí nabízet různé scénáře výměny a různé možnosti importu a exportu. Software Dlubal je nastaven na proces výměny, který se zakládá na BIM, a nabízí řadu rozhraní a přímé napojení na různé architektonické programy.

Výhody BIM dalece převažují. Přestože je BIM zejména v Německu teprve v plenkách, bude jistě spoluurčovat budoucnost stavebnictví.