Interfacce e caratteristiche rilevanti per la progettazione orientata BIM

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 fisico BIM, che descrive chiaramente la geometria (visibile), è disponibile anche il modello strutturale meccanico (modello ideale 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 inizialmente a livello nazionale alla fine degli anni '90. Tuttavia, è diventato subito chiaro che era necessaria la standardizzazione internazionale; pertanto, è stato deciso che ulteriori sviluppi si sarebbero basati solo sulle Industry Foundation Classes (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 sullo scambio di file in formato testo, BIM e software di ingegneria strutturale per l'analisi e la progettazione sono anche accoppiati tramite interfacce dirette, dove i dati vengono trasferiti tramite API (Application Programming Interfaces). 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

Revit Design - Dlubal RFEM Calcolo - Tekla Structures Construction

Oltre alle interfacce precedentemente menzionate, anche il formato DXF svolge un ruolo importante, ma manca l'orientamento dell'oggetto. Se non è disponibile un 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 previste 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 essi 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.

Conversione RFEM di un oggetto IFC in un oggetto di analisi strutturale

Materiale e mappatura delle sezioni trasversali
Nell'analisi strutturale, sono richiesti valori caratteristici per materiali e sezioni trasversali (modulo di elasticità, coefficienti di sicurezza, momenti di inerzia e così via), a seconda delle norme di progetto. In un software BIM che si concentra sull'architettura e il rilevamento quantitativo, 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 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.

Estensione delle estremità libere dell'asta e unione delle stesse in un nodo comune

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

Allineamento 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 eventualmente nodi liberi inutilizzati.

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

Identificazione/pulizia di nodi quasi identici

Componenti fisiche e loro rilevanza
I componenti fisici come travi o pilastri sono divisi in più elementi EF dalle intersezioni necessarie di linee o aste che si intersecano. In questo modo, può accadere che lunghezze di riferimento importanti come la lunghezza effettiva della colonna, che gioca un ruolo importante per la progettazione o l'aggiornamento del file BIM originale, vadano perse. Il software di analisi strutturale dovrebbe offrire la possibilità di mantenere la lunghezza originale.

Set di aste di RFEM che combinano singole aste e corrispondono a componenti fisici nel modello BIM

Identificazione delle modifiche
Quando si importano/esportano i 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.

Marcatura e visualizzazione delle modifiche nel software di analisi strutturale RFEM utilizzando 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.

Layer guida DXF: Linea centrale del muro creata afferrando il bordo esterno con offset

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

Copia e incolla
È richiesto molto tempo di lavoro per il BIM e 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 nuovi elementi 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 ai grafici dei risultati basati su DXF, ad esempio, con i quali il progettista BIM modella i disegni o i collegamenti delle armature.

Esportazione delle quantità di armatura da RFEM e visualizzazione in Revit

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