Interfacce e caratteristiche rilevanti per la progettazione orientata BIM

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Questo articolo discute le più comuni interfacce BIM. Durante la transizione al modello specifico del ramo strutturale, sono spesso necessarie delle correzioni. Vengono presentati i compiti e gli strumenti che si stanno verificando per la loro soluzione efficace e veloce.

Interfacce BIM

Per poter utilizzare i modelli BIM creati anche per la progettazione strutturale, sono necessarie interfacce definite con le quali i componenti strutturali possono essere trasferiti al rispettivo software di ingegneria strutturale per l'analisi e la progettazione. Le interfacce standard di solito consentono il trasferimento di oggetti strutturali (aste, piastre, pareti, solidi). Inoltre, le interfacce su misura per l'analisi strutturale includono oggetti strutturali quali condizioni di supporto, rilasci, carichi, casi di carico e combinazioni di carico. Questi oggetti strutturali non sono dati realmente visibili e tangibili derivanti dalla pura geometria della struttura, ma dipendono dal suo uso e dalle norme applicate.

L'ingegnere strutturale decide anche se, ad esempio, un supporto o un dispositivo di rilascio agisce in modo rigido, semirigido o completamente incernierato. Se, oltre al modello BIM fisico, che descrive chiaramente la geometria (visibile), è disponibile anche il modello meccanico strutturale (modello idealizzato per il calcolo), queste sono le condizioni ideali per iniziare direttamente un'analisi strutturale. Invece del modello BIM fisico, il modello strutturale meccanico viene quindi utilizzato direttamente. Le interfacce che contengono anche oggetti strutturali sono:

  • Vista Analisi strutturale IFC
  • Formato SDNF
  • Interfaccia del prodotto con struttura in acciaio
  • CIS/2

Lo sviluppo di queste interfacce è avvenuto a livello nazionale in prima istanza alla fine degli anni '90. Tuttavia, è diventato presto chiaro che era richiesta la standardizzazione internazionale, e quindi è stato concordato che ulteriori sviluppi si baseranno solo sulle Classi di Industry Foundation (IFC). Pertanto, i nuovi sviluppi possono essere previsti solo nella vista Analisi strutturale IFC. Tuttavia, le interfacce di cui sopra sono ancora ampiamente utilizzate e forniscono un importante contributo agli scenari BIM in molte aziende.

Oltre a queste interfacce basate su file di scambio in formato testo, il BIM e il software di ingegneria strutturale per l'analisi e la progettazione sono anche accoppiati tramite interfacce dirette, dove i dati sono trasferiti tramite le API (Application Programming Interface). Tali interfacce non dipendono dalle specifiche dell'interfaccia (come IFC o SDNF) e quindi spetta alle società partecipanti quali possibilità e limiti di trasferimento possano esistere. Dlubal Software ha sviluppato le interfacce per i seguenti programmi basati sulle API:

  • Tekla Structures
  • Autodesk Revit e AutoCAD
  • Bentley ISM
  • AVEVA Bocad

Figura 01 - Progetto Revit - Calcolo Dlubal RFEM - Costruzione Tekla Structures

Oltre alle interfacce precedentemente menzionate, anche il formato DXF svolge un ruolo importante, ma manca l'orientamento dell'oggetto. Se non è disponibile alcun modello strutturale meccanico, è possibile trasferire solo i modelli BIM fisici. Per questo, IFC-Coordination View 2.0, basato su IFC 2x3, è l'interfaccia più importante. Dalla metà del 2017, buildingSMART offre la possibilità di certificare la prossima generazione di questo standard - IFC 4 Reference View - e sono attese ulteriori implementazioni delle società di software. Se vengono trasferiti i modelli Vista di coordinamento o Vista di riferimento, è necessario creare il modello di struttura meccanica nel software di ingegneria strutturale per l'analisi e la progettazione. Per questo lavoro sono necessari vari strumenti nel software di analisi strutturale, e alcuni di questi sono presentati in dettaglio di seguito.

Funzionalità pertinenti al BIM nel software di analisi strutturale

Compatibilità IFC
I modelli IFC Coordination View fungono da modello per un modello strutturale meccanico. Gli oggetti IFC devono essere trasferiti agli oggetti nativi del rispettivo software di analisi strutturale (trave, superficie o elementi solidi) in modo che sia possibile un calcolo. Un riferimento puro (visualizzazione) non è sufficiente.

Figura 02 - Conversione di RFEM Oggetto IFC in oggetto strutturale

Materiale e mappatura delle sezioni trasversali
Nell'analisi strutturale, sono richiesti i valori caratteristici dei materiali e delle sezioni trasversali (modulo di elasticità, fattori di sicurezza, momenti di inerzia ...), a seconda degli standard di progetto. In un software BIM che si concentra sull'architettura e il rilevamento delle quantità, questi parametri non sono necessari e/o si presta troppo poca attenzione ad essi. Il software di calcolo ha database propri molto sofisticati adattati ai requisiti del progetto. I materiali e le sezioni trasversali devono essere tradotti dai dati di importazione nei dati del software di analisi strutturale mediante tabelle di mappatura. Questa traslazione dovrebbe anche essere abbastanza flessibile da definire le quote libere per le forme di base definite trasversali (qualsiasi sezione rettangolare, sezione a I o sezione del canale, e così via) tramite la mappatura dei parametri.

Allineamento e connettività
Inoltre, è necessario garantire la corretta connettività degli elementi e definire i rilasci e le condizioni di supporto. Potrebbe essere necessario spostare e allineare gli oggetti importati.

Figura 03 - Estensione di Free Member Ends e unione con un nodo comune

A tale scopo, è necessario spostare molti nodi e quindi gli oggetti collegati in qualsiasi livello di riferimento con pochi passaggi. Non possono verificarsi nodi duplicati o quasi identici, che di solito causano difficoltà nella mesh.

Figura 04 - Orientamento verticale della parete a livello del soffitto

Controlli di plausibilità
I problemi devono essere trovati rapidamente ed eliminati con l'aiuto del programma. A tale scopo, sono importanti i controlli di plausibilità per nodi doppi o chiusi, linee sovrapposte, linee corte o nodi liberi eventualmente inutilizzati.

Pulizia e fusione dei nodi
Le funzioni essenziali come l'unione di più nodi con la regolazione automatica degli oggetti dipendenti interessati non devono mancare. È particolarmente utile se è possibile lavorare graficamente e utilizzare la funzionalità di trascinamento della selezione.

Figura 05 - Identificazione / Pulizia di nodi quasi identici

Componenti fisiche e loro rilevanza
Tramite l'intersezione necessaria di linee o aste trasversali, i componenti fisici come travi o colonne sono divisi in più elementi FE. Nel fare ciò, può accadere che si perdano importanti lunghezze di riferimento come la lunghezza effettiva della colonna che svolge un ruolo importante per la progettazione o per l'aggiornamento del file BIM originale. Il software di analisi strutturale dovrebbe offrire un'opzione per mantenere la lunghezza originale.

Figura 06 - Set di aste di RFEM Combinare aste individuali e corrispondenti ai componenti fisici nel modello BIM

Identificazione delle modifiche
Quando si importano/esportano dati più volte per rispondere alle modifiche, il software dovrebbe offrire la possibilità di visualizzare i singoli stati di revisione o almeno di filtrare le modifiche apportate nel passaggio corrente.

Figura 07 - Marcatura e visualizzazione dei cambiamenti nel programma di analisi strutturale RFEM per mezzo di visibilità

Modellazione offset, strumenti di personalizzazione
Per i modelli di riferimento semplici (possibilmente modelli parziali), i modelli di raccolta e modellazione si sono dimostrati efficaci. È quindi molto utile se le linee centrali delle pareti possono essere progettate usando l'offset globale di metà dello spessore della parete. Gli strumenti per estendere o accorciare le linee rispetto ad altre linee (taglio/estensione) non devono mancare.

Figura 08 - Livello sfondo DXF: La linea del centro della parete viene creata sollevando il bordo esterno con Offset

Identificatori univoci
Per gli scenari di andata e ritorno e quindi necessari, sono richiesti ID univoci. Il software deve essere in grado di salvare questi ID. Potrebbe essere necessario importare gli ID di altri programmi o aggiornare i loro database in relazione agli ID.

Copia e incolla
È richiesto molto tempo di lavoro per il BIM e per i modelli strutturali derivati nelle fasi avanzate. È necessario assicurarsi che le rispettive applicazioni non sovrascrivano i dati esistenti di altri modelli specifici delle filiali. Pertanto, può essere utile se le modifiche come nuove aste o superfici vengono importate solo con il semplice copia e incolla. Ciò consente all'utente di selezionare in modo specifico quali modifiche sono prese in considerazione.

Risultati strutturali nel modello BIM
Il miglioramento della comunicazione basata sui dati è un grande vantaggio del BIM. Ciò si traduce nel fatto che il software di analisi strutturale fornisce, tra le altre cose, forze interne, modifiche trasversali o rinforzi. Queste informazioni devono essere disponibili in modo digitale in modo che altre applicazioni speciali possano gestire ulteriori attività basate su di essa. Nel caso più semplice, è possibile fare riferimento, ad esempio, ai grafici di risultati basati su DXF, con i quali il progettista BIM modella i disegni o le connessioni di armatura.

Figura 09 - Esportazione della quantità di armatura da RFEM e visualizzazione in Revit

Se il software BIM offre database aperti, questa comunicazione è portata ad un livello molto più alto e le applicazioni successive possono accedere a questi dati automaticamente tramite API speciali.

Parole chiave

IFC CSI / 2 SDNF Dxf BuildingSMART Vista di coordinamento Vista di analisi strutturale File di mappatura Plausibilità Identificatore unico

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RFEM Programma principale
RFEM 5.xx

Programma principale

Software di progettazione strutturale per l'analisi con elementi finiti (FEA) di sistemi strutturali piani e spaziali costituiti da piastre, pareti, gusci, aste (travi), elementi solidi e di contatto

Prezzo della prima licenza
3.540,00 USD
RSTAB Programma principale
RSTAB 8.xx

Programma principale

Software di progettazione strutturale per il calcolo lineare e non lineare di forze interne, spostamenti generalizzati e reazioni vincolari di telai e strutture costituite da aste e travature reticolari

Prezzo della prima licenza
2.550,00 USD