Интерфейсы и соответствующие функции для проектирования на основе BIM

Техническая статья

В данной статье рассматриваются наиболее распространенные интерфейсы BIM. При переходе данных к отраслевой модели конструкций часто необходимо произвести соответствующие корректировки. Ниже представлены возникающие при этом задачи и инструменты для их успешного и быстрого решения.

Интерфейсы BIM

Чтобы иметь возможность применить модели BIM для проектирования конструкций требуются определенные интерфейсы, с помощью которых компоненты конструкций могут быть переданы в соответствующее программное обеспечение для расчета и проектирования. Стандартные интерфейсы обычно позволяют передать в программу конструктивные объекты (стержни, пластины, стены, тела). Кроме того, интерфейсы, специально предназначенные для расчета конструкций, включают в себя такие конструктивные объекты, как условия опирания, шарниры, нагрузки, загружения и сочетания нагрузок. Эти конструктивные объекты не являются видимыми и осязаемыми данными, исходящими только из геометрии конструкции, они зависят от ее применения и действующих норм.

Проектировщик также определяет, например, являются ли опоры или высвобождения жесткими, полужесткими или полностью шарнирными. Если кроме физической модели BIM, которая четко описывает геометрию конструкции (видимые аспекты), присутствует и механическая конструктивная модель (идеализированная модель для расчета), то имеются идеальные условия для начала непосредственно расчета конструкций. Тогда вместо физической модели BIM используется непосредственно механическая конструктивная модель. Интерфейсы, которые содержат конструктивные объекты:

  • IFC Structural Analysis View
  • Формат SDNF Format
  • Интерфейс продуктов для стальных конструкций
  • CIS/2

Эти интерфейсы разрабатывались в конце 1990-х годов в первую очередь на национальном уровне. Однако быстро стало ясно, что необходима международная стандартизация, поэтому было решено, что дальнейшие разработки будут основаны только на отраслевых базовых классах IFC (Industry Foundation Classes). Таким образом, новые разработки возможны только в формате IFC Structural Analysis View. Тем не менее, упомянутые выше интерфейсы по-прежнему широко используются и играют важную роль в проектировании по BIM во многих компаниях.

Кроме этих интерфейсов, основанных на обменных файлах в текстовом формате, BIM и инженерные программы для расчета и проектирования конструкций также связаны через прямые интерфейсы, в которых данные передаются через интерфейсы прикладного программирования API (Application Programming Interfaces). Такие интерфейсы не зависят от спецификаций (таких как IFC или SDNF), и поэтому компании могут сами установить возможности и пределы передачи данных. Компания Dlubal Software разработала интерфейсы на основе API для следующих программ:

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

Рисунок 01 - Проект в Revit - Расчет в RFEM Dlubal Sofware - Конструкция в Tekla Structures

Кроме упомянутых выше интерфейсов, важную роль играет формат DXF, но он не ориентирован на объекты. Если механическая конструктивная модель отсутствует, могут быть переданы только физические модели BIM. Для этого наиболее применимым является интерфейс IFC-Coordination View 2.0, основанный на схеме IFC 2x3. Начиная с середины 2017 года, организация buildingSMART предлагает возможность сертифицировать следующее поколение этого стандарта - IFC 4 Reference View - также ожидается дальнейшее его применение компаниями-разработчиками ПО. Когда передаются модели Coordination View или Reference View, необходимо создать механическую конструктивную модель в программном обеспечении для расчета и проектирования конструкций.Для этой работы в программном обеспечении для расчета конструкций необходимы различные инструменты, некоторые из которых представлены ниже.

Функции, отмосящиеся к BIM в программах для расчета конструкций

Совместимость IFC
Модели IFC Coordination View служат моделью для механической конструктивной модели. Объекты IFC должны быть перенесены на собственные объекты соответствующего программного обеспечения для расчета конструкций (элементы балок, поверхностей или тел), чтобы можно было выполнить расчет. Чистая ссылка (визуализация) недостаточна.

Рисунок 02 - Преобразование в RFEM объекта IFC в конструктивный объект

Сопоставление материалов и сечений
При расчете конструкций необходимы нормативные значения для материалов и сечений (модуль упругости, коэффициенты надежности, моменты инерции ...), в зависимости от стандартов расчета. В программном обеспечении BIM, которое фокусируется на архитектуре и составлении ведомостей объёмов строительных работ, эти параметры не нужны и/или им уделяется слишком мало внимания. Расчетные программы имеют очень сложные собственные базы данных, адаптированные к требованиям расчета. Материалы и сечения должны быть переведены из данных импорта в данные программного обеспечения для расчета конструкций с помощью таблиц сопоставления. Этот перевод также должен быть достаточно гибким, чтобы задавать свободные размеры для определенных основных форм сечения (любые сечения прямоугольников, двутавров, швеллеров и т.д.) с помощью сопоставления параметров.

Выравнивание и соединяемость
Кроме того, необходимо обеспечить правильную соединяемость элементов и задать условия высвобождений и опор. Возможно, будет необходимо переместить и выровнять импортированные объекты.

Рисунок 03 -Удлинение свободных концов стержня и слияние их с общим узлом

Для этого необходимо, чтобы многие узлы и, следовательно, связанные объекты могли перемещаться на любых эталонных уровнях всего за несколько шагов. Не должны возникать дублирующие или квази-идентичные узлы, что обычно вызывает трудности в сетке.

Рисунок 04 - Вертикальная ориентация стены на уровне потолка

Проверка корректности
Проблемы необходимо быстро найти и устранить с помощью программы. Для этой цели важны проверки корректности для двойных или закрытых узлов, перекрывающихся линий, коротких линий или, возможно, свободных неиспользуемых узлов.

Очистка и слияние узлов
Не должны отсутствовать основные функции, такие как объединение нескольких узлов с автоматической настройкой затронутых зависимых объектов. Это особенно полезно, если вы можете работать графически и использовать функции перетаскивания.

Рисунок 05 - Идентификация/очистка почти идентичных узлов

Физические компоненты и их релевантность
При необходимости скрещивания пересекающихся линий или стержней, физические компоненты, такие как балки или колонны, делятся на несколько элементов КЭ. При этом может случиться, что могут потеряться важные эталонные длины, такие как фактическая длина колонны, которая играет важную роль при расчете или при обновлении исходного файла BIM. Программное обеспечение для расчета конструкций должно предлагать возможность поддерживать исходную длину.

Рисунок 06 - Блоки стержней RFEM объединяют отдельные стержни и соответствуют физическим компонентам в модели BIM

Идентификация изменений
При неоднократном импорте/экспорте данных, для реагирования на изменения, программное обеспечение должно предлагать возможность отображать отдельные состояния ревизии или, по крайней мере, фильтровать изменения, сделанные в текущем шаге.

Рисунок 07 - Маркировка и визуализация изменений программе для расчета конструкций RFEM с помощью возможностей видимостей

Моделирование смещений, инструменты настройки
Для простых ссылочных моделей (возможно, частичных моделей) были эффективными модели сбора и моделирования. Очень полезно, если осевые линии стен могут быть спроектированы с использованием общего смещения половины толщины стены. Не должны отсутствовать инструменты для удлинения или укорачивания линий относительно других линий (обрезка/растяжка).

Рисунок 08 - Фоновый слой DXF: линия центра стены создается путем подбора внешнего края со смещением

Уникальные идентификаторы
Для циклических и, следовательно, необходимых сценариев обновления требуются уникальные идентификаторы. Программное обеспечение должно иметь возможность сохранять эти идентификаторы. Может потребоваться, чтобы идентификаторы других программ были импортированы или их базы данных обновлены в отношении идентификаторов.

Копировать и вставить
Для BIM и производных конструктивных моделей на поздних стадиях требуется много рабочего времени. Необходимо обеспечить, чтобы соответствующие приложения не перезаписывали существующие данные других отраслевых моделей. Поэтому может быть полезно, если изменения, такие как новые стержни или поверхности, импортируются только с помощью простого копирования и вставки. Это позволяет пользователю выбирать конкретно, какие изменения учитываются.

Конструктивные результаты в модели BIM
Улучшенная коммуникация на основе данных является основным преимуществом BIM. Это приводит к тому, что программы для расчета конструкций обеспечивают, среди прочего, внутренние силы, изменения сечений или армирование. Эта информация должна быть в цифровом виде, чтобы другие специальные приложения могли обрабатывать последующие задачи на ее основе. В простейшем случае на графике результатов на основе DXF можно, например, ссылаться на то, где конструктор BIM моделирует арматурные чертежи или соединения.

Рисунок 09 - Экспорт количества арматуры из RFEM и визуализация в Revit

Если программное обеспечение BIM предлагает открытые базы данных, эта коммуникция повышается до гораздо более высокого уровня, и последующие приложения могут автоматически получать эти данные через специальные API.

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами или ознакомьтесь с различными предлагаемыми решениями и полезными советами на странице 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