BIM в структурном проектировании:

Техническая статья

Расширение использования метода BIM при планировании зданий также открывает новые возможности для конструкторов. После создания комплексной трехмерной модели здания, вы хотели бы продолжать использовать ее для статических вычислений и получать от нее максимальную выгоду. Но есть также некоторые новые проблемы для инженера-строителя и используемого программного обеспечения, которые будут обсуждаться в этой статье.

Устранение неструктурных компонентов

Одним из ключевых преимуществ моделей 3D BIM является то, что вся информация хранится централизованно в базе данных. Предполагая, что изначально проект здания создается архитектором, основное внимание уделяется не статической структуре. Основное внимание в его работе уделяется в первую очередь использованию и дизайну здания, а также соблюдению бюджета в тесном сотрудничестве с клиентом. На основании этого спроектированы необходимые опорные конструкции здания. Эта структурная модель представляет собой несущий каркас здания и представляет особый интерес для инженера-строителя. Остальные неструктурные части здания для него либо незначительны (например, детализация дверей и окон, точная конструкция пола, электрические и сантехнические работы и т. Д.), Либо максимально важны для допущений по нагрузке. Следовательно, только часть модели BIM должна оцениваться для инженера-строителя, и он должен отделять статически значимые объекты от не относящихся к делу. Однако информация о том, вносит ли компонент, присутствующий в модели BIM, в статичность структуры, не обязательно присуща каждой модели BIM и должна быть передана модели инженером-строителем или должна быть отфильтрована с помощью соответствующих фильтров. удалить структурную модель. На рынке есть программное обеспечение BIM, которое уже позволяет архитектурным элементам маркировать компоненты как несущие. Предполагая, что архитектор видит своей задачей сделать эту отметку, это облегчает автоматический перенос модели в статическое программное обеспечение.

Модель физической структуры и модель идеализированного анализа

После того как вспомогательные компоненты были исключены из глобальной модели BIM, появляется физическая структурная модель, которая соответствует по положению и форме более поздней реальной (объемной) модели. Однако из-за ограниченных вычислительных мощностей и необходимых упрощений для расчетов не все компоненты, как правило, рассчитываются как объемные модели, а скорее сводятся к элементам стержня и поверхности, результаты которых (например, размеры сечения стержня и поверхности) также относятся к текущим стандартам. Использование сплошных моделей обычно ограничивается очень толстыми компонентами или анализом специальных областей, таких как соединение стальной конструкции, в котором отображаются детали, такие как винты, сварные швы или условия контакта. Сокращение до стержней и поверхностей поднимает вопрос о положении тяжелых осей этих компонентов и о том, как они связаны друг с другом. Из-за разной высоты компонентов, заготовок и соединений при определенных обстоятельствах не может возникнуть согласованных моделей линий гравитации, связанных в одной точке, которые необходимо дополнительно адаптировать, чтобы они служили аналитической расчетной моделью. Это поднимает дополнительные вопросы для структурного инженера.

  • Где должны лежать системные линии?
  • Как бороться с какими-либо эксцентриситетами стержней и площадок?
  • Нужно ли укорачивать или удлинять системные линии и какое влияние это оказывает на нагрузку (собственный вес, линейные нагрузки, нагрузки на площади и т. Д.)?
  • Достаточно ли моделировать, используя простые аналитические узлы, или вам нужно создавать какие-либо продвинутые модели, которые могут быть адаптированы к проектированию (например, поддержка будет подключаться только к потолку в одном узле: Проблема особенностей)
  • Являются ли соединения стержней и поверхностей шарнирными, уступающими или жесткими?
  • Какие позиции следует понимать как опоры, с какими условиями хранения?
  • При необходимости разделите столбцы или области, чтобы получить содержательную модель анализа.

При решении всех этих проблем, программное обеспечение обычно может оказать небольшую поддержку, и эти решения в конечном итоге должны быть приняты инженером-строителем. Однако новая тенденция в программном обеспечении для архитектуры и проектирования заключается в том, что статические программы уже включены в программы, а иногда и автоматически формируются. Преимущество состоит в том, что однажды правильно определенные базовые статические системы могут быть перенесены в программу структурного анализа, в идеале включая загрузку, без значительных переделок.

Необходимым условием для этого, однако, является то, что этим программным обеспечением BIM управляют пользователи, которые также имеют соответствующие знания в области статики и применения программы расчета. С традиционной точки зрения это обстоятельство часто является причиной того, что обмен данными и, следовательно, рабочий процесс BIM находятся в состоянии стагнации из-за обычной ответственности архитектурных фирм и статических офисов в Германии. Ведь архитектору не платят за создание статической модели.

Особенности моделирования

При изготовлении моделей конечных элементов могут потребоваться специальные вспомогательные конструкции при переходах от поверхностей к стержневым элементам или, например, в балках. Эти вспомогательные конструкции требуют ручной переделки импортных конструкций. Это неизбежно приводит к тому, что исходная модель BIM и идеализированная модель анализа расходятся дальше, и назначение связанных компонентов в пользовательских программах различных дисциплин значительно сложнее.

Эта проблема особенно отражается в корректировке изменений в обеих моделях. Часто жесткие соединительные стержни используются для соединения жестко связанных компонентов в статическом моделировании. В зависимости от реализации в статическом программном обеспечении эти специальные типы стержней могут привести к численным проблемам, если эти стержни очень короткие и очень жесткие. Поэтому особое внимание следует уделить автоматическому формированию таких соединительных элементов из программного обеспечения BIM. Большая и порой нелегко распознаваемая проблема может представлять предположительно связанные компоненты в модели анализа. Неточности в моделировании в программном обеспечении BIM или ограничения численной точности также могут привести к очень близким узлам FEM. Они либо создают трудности в работе сети, либо предоставляют подключенные компоненты, которые затем не подключаются в модели компьютера. Это приводит к неверным результатам расчета. Поэтому особое внимание следует уделить контролю импортируемой модели.

Допущения нагрузки и комбинации нагрузок

В некоторых приложениях BIM также можно указать нагрузки и комбинации нагрузок. Например, определение профилей ветровой нагрузки, снеговых нагрузок или нагрузок от давления грунта стало значительно более сложным из-за недавно введенных еврокодов в последние годы. То же самое относится к правилам формирования комбинаций нагрузок в соответствии с различными проектными ситуациями. По своей природе программы структурного анализа лучше подходят, более универсальны и предлагают всеобъемлющие инструменты генерации. Следовательно, очевидно, что ввод нагрузки и комбинаторика выполняются в статическом приложении. Если результирующие нагрузки и комбинации записываются обратно в модель BIM, параметры, лежащие в основе автоматической генерации, обычно теряются, и, таким образом, интеллект объектов нагрузки отсутствует в случае дальнейших изменений.

Аспекты расчета конструкций

Если адекватная модель анализа получена из модели BIM, ее можно рассчитать в статическом программном обеспечении. Необходимо решить, какая теория расчета и модели материалов используются. После расчета может потребоваться корректировка модели и возникновение вариантов моделирования или добавление или удаление новых элементов. Суставы и опоры должны быть проверены. Для проектирования структуры необходимо сделать дополнительные предположения и ввести параметры. Сечения и размеры могут меняться. Классическая идея BIM требует, чтобы эти предварительные установки и допущения были сохранены в центральной модели BIM. Однако в настоящее время это не полностью выполнимо и не поддерживается в обычных интерфейсах или возможно только с потерей интеллекта объектов.

Рассмотрение этапов строительства играет очень важную роль в пространственных моделях и определяет удобство использования результатов расчета. Поэтому важно выяснить перед расчетом, требует ли расчет общей модели рассмотрения этапов строительства или, если необходимо, должны быть рассчитаны участки подмоделей. В этом контексте следует отметить, что BIM не означает автоматически, что вы всегда рассчитываете всю модель здания пространственно. Хорошей стратегией также может быть последовательное извлечение отдельных статических элементов из общей модели BIM и их вычисление отдельно.

Изменения в модели BIM из-за статического расчета

По завершении расчета могут произойти изменения материала и поперечного сечения, или такие компоненты, как перевязочные материалы или балки, могут быть перемещены, удалены или добавлены. Эти изменения должны быть отражены в модели BIM и обновлены. Но что произойдет, если необходимо внести изменения в оригинальную модель BIM и сравнить их? Как вы решаете, какое состояние изменений является последним? Этот процесс должен регулироваться правилами, а изменения должны утверждаться ответственным персоналом. В то же время необходимо убедиться, что изменения в модели BIM импортируются после импорта в статическое программное обеспечение. Могут быть изменения в одной и той же детали одновременно в модели BIM и в модели анализа. Такие ситуации могут быть смягчены посредством блокировок в модели или соглашений вовлеченных сторон. Автоматическая передача изменений профиля, толщины поверхности или добавления и удаления новых компонентов в другой модели обычно возможна и поддерживается, например, программным обеспечением Dlubal. Следует отметить, что обновления, полученные в результате статики, не перезаписывают другую информацию в модели BIM, которая не является статически релевантной.

Интерфейс IFC и прямая связь программного обеспечения

Для согласованного планирования необходимы функционирующие интерфейсы. Если кто-то имеет открытый доступ к данным программ обмена через программируемые интерфейсы, то они могут быть связаны напрямую, без необходимости обмена файлами. Обе программы должны быть установлены на одном компьютере. Реализация таких интерфейсов очень гибкая и не привязана к синтаксису и моделям данных общих форматов интерфейса, так как они необходимы для обмена файлами. При обмене данными о нейтральных, независимых от производителя форматах файлов, формат IFC играет важную роль.

Если программное обеспечение сертифицировано IFC, это не обязательно означает, что переход на статическое программное обеспечение также возможен. Сертификация в настоящее время доступна только для «Координационного обзора». Это описывает, прежде всего, геометрию структуры, основанную на твердых моделях, то есть модель физической структуры, рассмотренную выше. Для статической модели предусмотрен так называемый «Вид структурного анализа», который также позволяет передавать подшипники, соединения и нагрузки. Поэтому в случае обмена данными на основе IFC на основе архитектурной программы необходимо проверить, какое представление можно экспортировать.

Резюме и заключение

3D BIM-модели помогают инженеру-конструктору понимать сложные структуры и быстрее генерировать аналитические модели посредством сбора данных. В общем, модель BIM и модель анализа различны и не геометрически идентичны. Автоматически сгенерированные модели анализа должны быть тщательно изучены, и для расчета всей модели может потребоваться рассмотрение этапов строительства. Статика может потребовать специального моделирования в определенных точках и обычно требует дополнительной информации, которая не может быть сохранена или ограничена только в модели BIM. Из-за возможных изменений на этапе планирования должны быть определены правила, которые могут вносить изменения, когда и где в модели. Программное обеспечение BIM и BIM требует более широкого и всестороннего знания всех этапов проектирования архитекторов и структурных инженеров, готовности переосмыслить традиционные разделы работы и понимать задачу планирования как командную работу. Принятие первоначальных управляемых накладных расходов, а также продумывание последующего этапа планирования может привести к значительной экономии и лучшим результатам планирования. Дизайнерские бюро, которые в последние годы посвятили себя процессу BIM, подтверждают это. Не только из-за этого, но и потому, что заказчики назначают BIM в качестве метода планирования, BIM продолжит распространяться в ближайшие годы. Структурное проектирование является неотъемлемой и неотъемлемой частью информационного моделирования зданий, и поэтому программное обеспечение для структурного анализа с поддержкой BIM и обработка общих моделей станут более важными.

Программное обеспечение Dlubal соответствует процессу планирования на основе BIM, предлагая различные форматы интерфейса и прямые подключения к популярным программным продуктам BIM. Через открытый программируемый интерфейс программное обеспечение может быть легко интегрировано в процессы планирования, специфичные для компании. Это позволяет автоматизировать задачи моделирования и обработки результатов расчетов.

Ключевые слова

bim обмен данными ifc revit

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или найдите различные предлагаемые решения и полезные советы на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RSTAB Основная программа
RSTAB 8.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций рам, балок и ферм, выполняющее линейные и неьинейные расчеты внутренних сил, деформаций и опорных реакций

Цена первой лицензии
2 550,00 USD