Переход от модели BIM к расчёту конструкций и обратно

Введение

Трехмерные виртуальные модели зданий производят глубокое впечатление. Если на визуализациях всё может быть изображено реалистично до мельчайших деталей, так что отличить цифрового двойника от реальной модели практически невозможно с первого взгляда, то расчёт конструкций не должен представлять никаких проблем. Тем не менее, то, что мы видим на изображении, является лишь малой частью информации, которая требуется для расчёта конструкции. Мы просто не можем увидеть механические свойства материала, шарниры, нагрузки и загружения или прочности в модели здания. Это требует дальнейшего накопления информации и навыков интерпретации инженеров, которые смогут преобразовать видимую модель в идеализированную и механически эквивалентную модель. Модель BIM - это больше, чем, например, трехмерная модель здания и поэтому это идеальное начало для задания размеров конструкций. Какие методы здесь можно использовать?

Соответствующие объекты в моделях BIM для расчёта конструкций

Для расчёта конструкций важны только определенные несущие части здания, например, стены, колонны, перекрытия и балки. Прежде всего, необходимо выбрать в модели BIM компоненты, представляющие интерес для расчёта конструкций. Эту модель ещё называют конструктивной. Как правило, современные программы BIM позволяют особо выделить эти части. При обмене данными для расчёта конструкций используется только та подмодель, которая обозначена как несущая. Примером неучитываемых частей конструкции являются окна, двери или внутренние сети, такие как электрооборудование или водопроводные трубы.

Подмодель, созданную для расчёта конструкции, обычно необходимо дополнительно редактировать. Несоединённые колонны и балки необходимо сместить или соединить с помощью соединительных элементов. Аналогично, необходимо соединить перекрытия и стены в случае, если их эффективные линии не соприкасаются по краю. При необходимости вам придется решить, нужно ли рассчитывать всю модель или её подмодель. Например, для большепролётного здания может быть достаточно рассчитать раму, которая применяется в конструкции несколько раз. То же относится к перекрытиям многоэтажных зданий.

Типы интерфейсов

Если необходимо перенести модель из одной программы в другую, то возникает вопрос, в каком формате передать данные и стоит ли применять прямые интерфейсы.

Открытые интерфейсы

Если вы пользуетесь открытыми платформами (openBIM), то формат IFC является основным и конечным. Преимущество открытых стандартов заключается в том, что в идеале каждая компания, поддерживающая этот стандарт, может напрямую обмениваться данными со всеми другими компаниями, которые также используют этот стандарт. Однако качество обмена данными зависит от того, насколько качественно применяются соответствующие преобразователи для считывания и записи IFC и каким образом данные IFC могут быть преобразованы в собственные данные соответствующей программы. В большинстве случаев модели IFC упоминаются только в другом программном обеспечении. Программа всегда использует либо данные, основанные на IFC 2x3 Coordination View 2.0, либо более новую версию IFC 4 Reference View 1.2. Это означает, что вы можете визуализировать данные и получать информацию. Кроме того, в таких моделях можно выполнить проверку на конфликт. Однако, чтобы продолжить работу с моделью, необходимо преобразовать модель IFC в собственный формат данных используемой программы. Для программ по расчёта конструкций интерес представляет Structural Analysis View. Этот вид используется для обмена конструктивными моделями и содержит описание расчётных моделей, включая конструктивные данные, такие как опоры, шарниры, загружения и нагрузки. Поэтому при обмене данными через IFC очень важно знать, какой вид содержит соответствующий файл IFC.

Модель здания в программе IFC Viewer (внизу) и расчетная модель в программе RFEM (вверху)

Прямые интерфейсы

Если две программы связаны напрямую, то переход через формат IFC или иной формат данных не требуется. Файл передачи данных не создается. Информация считывается непосредственно из приложения А с помощью необходимых API (интерфейсов прикладного программирования, программируемых интерфейсов), а непосредственно в приложении B сразу же создаются собственные объекты. Поскольку при каждом обмене существует риск потери данных, прямое соединение имеет ряд преимуществ, поскольку два этапа преобразования — запись и считывание файла IFC в этом случае не нужны. Необходим только процесс преобразования напрямую из программы A в программу B. Кроме того, в случае прямой связи отсутствие задания конструкции для формата IFC не играют роли, и вам не нужно беспокоиться о том, каким образом специальные объекты будут описаны в формате IFC. Недостаток прямой связи заключается в том, что она программируется индивидуально для каждой пары программ, и вы не можете легко поменять поставщика программы. При этом существуют уже реализованные проекты, в которых проектные компании разработали собственные программные интерфейсы, точно соответствующие их индивидуальным требованиям. Необходимым условием для этого является то, что пары программ предоставляют API-интерфейсы и программная документация находится в прямом доступе. Данный тип адаптированных интерфейсов обеспечивает значительно более высокую степень автоматизации процесса проектирования при разумных затратах и, таким образом, обладает огромным потенциалом экономии времени, расходов и предотвращения возможных ошибок. Также возможно строительство в зависимости от параметров, особенно на этапе проектирования.

Диалоговое окно для импорта данных в RFEM

Синхронизация изменений

Статические расчеты требуются уже на этапе проектирования (этапы выполнения 1-3) для того, чтобы оптимизировать расчёт конструктивной системы и подобрать сечения. Обычно рассматривается несколько вариантов, а архитектурный проект и инженерный расчёт конструкции согласовываются между собой. На основе расчёта конструкции в программном обеспечении BIM (архитектура, конструктивная система) компоненты конструкции передаются в программу для расчёта конструкций (RFEM, RSTAB) в виде полной или частичной модели и рассчитываются в ней. Возможные изменения в расчёте конструкции могут повлиять на концепцию жёсткости или размеры сечений. Современный уровень техники позволяет обмениваться изменениями в цифровом формате. Например, в прямом интерфейсе между RFEM и Autodesk Revit или Tekla Structures вы можете обновить измененное сечение или добавить заново созданные конструктивные элементы в расчётную модель. Последние разработки позволяют осуществлять цифровую передачу расчёта арматуры (дополнительный модуль RF-CONCRETE) в виде реальной арматуры (стержни и сетки). Это создает идеальные условия для определения количества и последующего проектирования деталей.

• 3D Viewer | Google
• 3D Viewer | Babylon
• Виртуальная реальность

Объем арматуры в RFEM (вверху) и в Revit (внизу) после экспорта через прямой интерфейс

Объединение данных из расчёта конструкций и моделей BIM

BIM означает междисциплинарную координацию на всех этапах работы. Для оценки осуществимости на ранней стадии или для дальнейшей обработки результатов в других компаниях или других поставщиках услуг может быть полезно изобразить или сделать доступными конструктивные результаты в модели BIM (деформации, внутренние силы). Кроме того, можно объединить сильные стороны программного обеспечения BIM при планировании с преимуществами типового программного обеспечения для расчёта конструкций. Таким образом, можно изобразить элементы конструктивной модели в модели BIM или, в зависимости от применения, напрямую создавать арматурные чертежи на основе конструктивной модели. Также возможно напрямую перенести результаты расчёта из программы МКЭ RFEM в Revit в виде 3D-армирования.

Будьте в курсе событий и проверьте сами

Продвигая методы цифрового планирования, компании-разработчики программного обеспечения постоянно предлагают новые решения и улучшения. Поэтому важно получать информацию и быть в курсе всех возможных рабочих процессов. Всю важную информацию о BIM можно найти на сайте Dlubal Software на этой странице, где представлены технические статьи, вебинары, видеоролики и т.д.