BIM в проектировании конструкций: Процесс планирования, возможности и возможности

Устранение неструктурных компонентов

Одним из основных преимуществ моделей 3D-BIM является то, что вся информация доступна централизованно в базе данных. Если предположить, что проект здания изначально создается архитектором, основное внимание уделяется не конструктивной системе. Основное внимание в его/ее работе уделяется использованию и проектированию здания, а также соблюдению рамок затрат в тесном сотрудничестве с владельцем здания. Исходя из этого, для здания проектируются необходимые несущие конструкции. Эта структурная модель, так сказать, представляет собой несущий каркас здания и представляет особый интерес для инженеров-строителей. Остальные ненесущие части здания либо несущественны для него/нее (например, детальная проработка дверей и окон, точная конструкция пола, электромонтаж и сантехника и т. Д.), Либо в лучшем случае важны для предположений нагрузки. Следовательно, только часть модели BIM должна быть оценена инженером-строителем, и он/она должен отделить структурно значимые объекты от нерелевантных. Тем не менее, информация о том, способствует ли конструктивный компонент, доступный в модели BIM, в расчете конструктивной системы, не обязательно включается в каждую модель BIM и должна быть предоставлена модели инженером-строителем, или он/она должен удалить те элементы, которые ему не важны, с помощью соответствующих фильтров. На рынке доступно программное обеспечение BIM, которое позволяет отмечать компоненты как несущие в архитектурной модели. Если архитектор считает своей задачей выполнить эту разметку, упрощается автоматический перенос модели в программное обеспечение для расчета конструкций.

Физическая структурная модель и идеализированная расчетная модель

После исключения несущих конструктивных элементов из глобальной модели BIM становится доступной физическая модель конструкции, которая по положению и форме соответствует более поздней реальной (твердотельной) модели. Однако из-за ограниченных вычислительных возможностей и необходимого упрощения расчетов не все компоненты конструкции обычно рассчитываются как твердотельные модели, а сводятся к элементам стержня и поверхности, к результатам которых (например, внутренние силы для стержня и поверхности) действующие стандарты также ссылаются. Использование твердотельных моделей обычно ограничивается очень толстыми конструктивными элементами или расчетом специальных участков (например, стальных соединений), которые включают такие детали, как винты, сварные швы или условия контакта. Редукция стержней и поверхностей поднимает вопрос о положении центральных осей этих структурных компонентов и о том, как они связаны друг с другом. Из-за разной высоты компонентов, разрезов и соединений невозможно соединить в одной точке согласованные модели осевых линий, которые необходимо дополнительно отрегулировать, чтобы они служили аналитической расчетной моделью. Это приводит к дополнительным вопросам для инженера-строителя.

• Где должны быть расположены системные линии?
• Что делать с возможными эксцентриситетами стержней и поверхностей?
• Нужно ли укорачивать или удлинять системные линии, и как они влияют на нагрузку (собственный вес, линейные нагрузки, поверхностные нагрузки и т. Д.)?
• Достаточно ли моделирования с помощью простых аналитических узлов или возможно, что необходимо будет создать расширенные модели, адаптированные с точки зрения проектирования (например, колонна соединяется с потолком только в одном узле: Проблема особенностей)?
• Соединения стержней и поверхностей шарнирные, полужесткие или жесткие?
• Какие места следует рассматривать как опоры и с какими опорными условиями?
• Можно ли разделить стержни или поверхности, чтобы получить разумную расчетную модель?

При принятии решений по всем этим вопросам программное обеспечение обычно не оказывает особой поддержки, и в конечном итоге эти решения должны приниматься инженером-строителем. Однако новой тенденцией в программном обеспечении для архитектуры и строительства является тот факт, что конструктивные системы уже включены в программы и частично создаются автоматически. Преимущество состоит в том, что после правильного определения базовые системы конструкций, в идеале с учетом нагрузок, можно перенести в программу расчета конструкций без значительных переделок.

Однако предварительным условием для этого является то, что это программное обеспечение BIM используется пользователями, которые также обладают соответствующими знаниями в области расчета конструкций и применения программ расчета. С традиционной точки зрения в отношении обычных обязанностей архитектурных бюро и офисов по расчету конструкций в Германии, этот факт часто является причиной остановки обмена данными и, следовательно, рабочего процесса BIM. В конце концов, архитектору не платят за создание расчетной модели конструкций.

Особенности моделирования

При создании конечно-элементных моделей могут потребоваться специальные вспомогательные конструкции и обходные пути при переходах от поверхностей к элементам стержня или, например, в балках перекрытия. Эти вспомогательные конструкции требуют ручной доработки импортных конструкций. Это неизбежно приводит к дальнейшему расхождению исходной BIM-модели и идеализированной расчетной модели, что значительно усложняет назначение связанных структурных компонентов в пользовательских программах различных дисциплин.

Эта проблема особенно отражается при сравнении изменений в обеих моделях. Часто жесткие соединительные элементы используются для соединения неразъемно связанных компонентов в представлении структурной модели. Однако, в зависимости от реализации в программном обеспечении для расчета конструкций, эти особые типы стержней могут привести к численным проблемам, если они очень короткие и жесткие. Поэтому при автоматическом создании таких соединительных элементов из программного обеспечения BIM требуется особое внимание. Одной большой и, иногда, не легко распознаваемой проблемой могут быть структурные компоненты, которые предположительно связаны в расчетной модели. Из-за неточностей программного обеспечения BIM или ограничений числовой точности также возможно, что узлы FEA будут созданы очень близко друг к другу. Эти узлы либо затрудняют создание сетки, либо претендуют на то, чтобы быть связанными конструктивными элементами, которые не связаны в расчетной модели. Это приводит к неверным результатам расчета. Поэтому особое внимание необходимо уделить проверке импортированной модели.

Предполагаемые нагрузки и сочетания нагрузок

В некоторых приложениях BIM можно также указать нагрузки и сочетания нагрузок. Определение, например, профилей ветровой нагрузки, снеговых нагрузок или нагрузок от давления грунта стало значительно более сложным из-за введенных в последние годы Еврокодов. То же самое относится к правилам создания сочетаний нагрузок в соответствии с различными расчетными ситуациями. Естественно, программы расчета конструкций лучше подходят для этих задач; они более универсальны и предлагают комплексные инструменты генерации. Таким образом, очевидно, что ввод нагрузки и комбинаторика выполняются в приложении для расчета конструкций. Если результирующие нагрузки и сочетания переносятся обратно в модель BIM, параметры, основанные на автоматической генерации, обычно теряются, и, следовательно, интеллектуальность объектов нагрузки теряется в случае дальнейших изменений.

Соображения по расчету конструктивных систем

Если на основе модели BIM получена адекватная расчетная модель, ее можно рассчитать в программном обеспечении для расчета конструкций. Необходимо определиться, какая теория расчета и модели материалов используются. После расчета может потребоваться корректировка модели, создание вариантов моделирования или добавление или удаление новых элементов. Необходимо проверить выпуски и опоры. Для расчета конструктивной системы необходимо ввести дополнительные допущения и параметры. Поперечные сечения и размеры могут измениться. Классическая концепция BIM требует, чтобы эти спецификации и предположения также хранились в центральной модели BIM. Однако в настоящее время это невозможно; это не поддерживается обычными интерфейсами или возможно только в случае потери интеллекта объектов.

Учет этапов строительства иногда играет очень важную роль для пространственных моделей и определяет полезность результатов расчета. Следовательно, перед расчетом абсолютно необходимо убедиться, требует ли расчет всей модели учета этапов строительства или же частичные модели должны быть рассчитаны по сечениям. В этом контексте следует отметить, что BIM не означает автоматически, что вся модель здания всегда рассчитывается в пространстве. Одна из хороших стратегий - последовательно отделить отдельные структурные единицы от общей модели BIM и рассчитать их отдельно.

Изменения в модели BIM в связи с расчетом конструкций

После завершения расчета могут произойти изменения материала и поперечного сечения, а также могут быть перемещены, удалены или добавлены такие компоненты, как связи или опорные балки. Эти изменения должны быть отражены в модели BIM и обновлены. Но что произойдет, если в исходной модели BIM также есть изменения, которые необходимо синхронизировать? Как вы определяете состояние последней ревизии? Этот процесс должен соответствовать определенным правилам, а существующие изменения должны быть одобрены ответственными сотрудниками. Между тем, необходимо убедиться, что изменения в модели BIM будут приняты после импорта в программное обеспечение для расчета конструкций. Изменения могут происходить в одном и том же конструктивном элементе одновременно как в BIM, так и в расчетной модели. Такие ситуации можно было бы облегчить, заблокировав определенные части в модели или по соглашению вовлеченных сторон. Автоматический перенос изменений профиля, толщины поверхности или добавление и удаление новых структурных компонентов в соответствующей другой модели обычно возможен и поддерживается, например, программным обеспечением Dlubal. Следует отметить, что обновления, полученные в результате расчета конструкций, не заменяют другую информацию в модели BIM, которая не имеет отношения к расчету конструкций.

Интерфейс IFC и прямое соединение программного обеспечения

Для последовательного планирования необходимы работающие интерфейсы. Если у вас есть открытый доступ к данным программ обмена через программируемые интерфейсы, они могут быть напрямую связаны без обмена файлами. Обе программы должны быть установлены на одном компьютере. Реализация таких интерфейсов может быть спроектирована очень гибко и не связана с синтаксисом и моделями данных общих форматов интерфейсов, поскольку они необходимы для обмена файлами. При обмене данными через нейтральные, независимые от производителя форматы файлов, формат IFC играет важную роль.

Однако, если программное обеспечение сертифицировано IFC, это не обязательно означает, что перенос на программное обеспечение для расчета конструкций также возможен. Сертификация в настоящее время доступна только для «Координационного обзора». Он описывает в первую очередь геометрию конструкции на основе твердотельных моделей; то есть физическая структурная модель, упомянутая выше. Для модели конструкции предоставляется «Вид расчета конструкции», который также позволяет переносить опоры, расцепители и нагрузки. Следовательно, для обмена данными на основе IFC на основе программы архитектурного проектирования необходимо проверить, какой вид можно экспортировать.

Резюме и заключение

3D-модели BIM помогают инженерам-строителям понимать сложные структурные системы и быстрее создавать расчетные модели с помощью передачи данных. Как правило, BIM-модель и расчетная модель различны и геометрически не идентичны. Автоматически сгенерированные расчетные модели должны быть тщательно проверены, а расчет по всей модели может потребовать рассмотрения этапов строительства. Расчет конструкций может потребовать специального моделирования в определенных точках и обычно требует дополнительной информации, которая не может или может быть сохранена в модели BIM только частично. Из-за возможных модификаций на этапе планирования необходимо определить правила о том, кто может вносить изменения в модель, в какой момент и где именно. Программное обеспечение BIM и BIM требует от архитекторов и инженеров-строителей более широких и всесторонних знаний обо всех этапах планирования, а также готовности переосмыслить традиционное разделение труда и понять задачу планирования как командную работу. Если вы примете начальные, управляемые дополнительные усилия, а также с учетом последующих шагов планирования, можно будет значительно сэкономить, а результаты планирования - лучше. Офисы проектирования, которые в последние годы посвятили себя процессу BIM, могут подтвердить это. Не в последнюю очередь из-за этого факта, но также из-за того, что заказчики определяют BIM в качестве метода планирования, BIM продолжит распространяться в ближайшие годы. Конструктивное проектирование - неотъемлемая и важная часть информационного моделирования зданий; поэтому программное обеспечение для расчета конструкций с поддержкой BIM и обработка целых моделей станут более важными.

Dlubal Software фокусируется на процессе планирования на основе BIM; он предлагает различные форматы интерфейсов и прямые подключения к распространенным программным продуктам BIM. Благодаря открытому программируемому интерфейсу, программное обеспечение может быть легко интегрировано в процессы планирования компании. Это позволяет автоматизировать задачи моделирования и обработку результатов расчетов.