Технология BIM: что можно считать по модели, созданной в Revit. Часть 2
Вторая часть обзора посвящена программам создания и расчета строительных конструкций. Поскольку ни один проект здания без конструктивных расчетов не обходится, эти программы являются важнейшим компонентом любой архитектурно-строительной САПР, в частности BIM. Эти программы мы отбирали по двум признакам: имеют определенное распространение и используются в России и каким-то образом работают с Revit (в данном случае с Revit Structure).
Первую часть можно прочесть здесь.
Ключевые моменты, связанные с расчетом конструкций
Главной особенностью проектирования строительных конструкций является необходимость в процессе работы проводить их прочностные расчеты. Методика и технология таких расчетов, с одной стороны, хорошо известны, с другой стороны, постоянно совершенствуются, но неизменным остается лежащий в их основе метод конечных элементов (FEM или по-русски МКЭ).Сама модель строительных конструкций создается в Revit как неотъемлемая часть информационной модели здания. В Revit Structure она дополняется заданием характера элементов, связей и материалов, сбором нагрузок. Все это совершенно естественно хранится в единой модели и может быть извлечено из нее по мере надобности.
Все необходимые расчеты строительных конструкций осуществляются в специальных расчетных программах. Этих программ довольно много и они создавались в разное время, так что их список представляет практически весь спектр соответствия (чаще несоответствия) этих программ технологии BIM. Однако именно с этими расчетными программами приходится иметь дело при нынешнем начале массового внедрения в проектирование информационного моделирования зданий.
При классическом подходе к проектированию инженер-конструктор задавал в такой расчетной программе общую схему каркаса здания, определял связи, устанавливал материалы и собирал нагрузки. Затем он задавал разбиение исследуемых объектов конечно-элементной сеткой (как правило, расчетная программа может автоматически генерировать такую сетку, но ее ручное уточнение в критических местах является обязательным). Это составляло расчетную модель (расчетную схему) здания.
Если оценивать степень интеграции той или иной расчетной программы в технологическую цепочку BIM, то ключевым здесь является количество информации, которое эта программа берет из единой модели для создания расчетной схемы, а также возможность «обратной реакции» - автоматическое внесения по результатам расчетов изменений в единую модель здания.
В случае с Revit Structure единую информационную модель здания можно с помощью многочисленных фильтров представлять в разных видах, которые по сложившейся традиции продолжают называть различными «моделями»: Конструктивная модель – все конструктивные элементы здания показываются как они есть, и «ничего лишнего». Аналитическая модель – все конструктивные элементы показываются условными линиями, у которых заданы связи и прочностные характеристики, а также указываются все установленные нагрузки. При этом «аналитические» линии не являются «тенями» элементов конструктивной модели, они определяют расчетное размещение элементов и их положение можно корректировать. Насколько нам известно, ни одна другая BIM-программа подобную модель не создает.
Интеграция с Autodesk Robot Structural Analysis и AutoCAD Structural Detailing
Такая связка с «родными» программами полностью соответствует технологии BIM. Программа Robot получает напрямую из Revit Structure аналитическую модель здания. Переданную модель можно затем подкорректировать (при необходимости такую модель можно и создать самому без участия Revit, но сегодня речь не об этом).
Рис. 1. Модель несущих конструкций с нагрузками и граничными условиями в Revit Structure готова для передачи в Robot.
Рис. 2. Расчетная схема многоэтажного здания на объемном грунтовом основании в Robot Structural Analysis 2012.
Рис. 3. Поля армирования типовой плиты многоэтажного здания в Robot Structural Analysis 2012.
Рис. 4. Поля площадей верхнего и нижнего армирования, импортированные из Robot Structural Analysis в AutoCAD Structural Detailing и готовые для армирования.
Рис. 5. Расчетная схема для металлоконструкций в Robot Structural Analysis.
Рис. 6. Модель, импортированная из Robot Structural Analysis в AutoCAD Structural Detailing для проработки узлов и создания чертежей КМ, КМД.
Интеграция с расчетным комплексом SOFiSTiK
При расчетах высотных, большепролетных и специальных зданий и сооружений каждый инженер сталкивался с проблемой корректного соблюдения технического регламента и пунктов СП о проектировании зданий. Наиболее популярные в нашей стране расчетные комплексы не в полной мере реализуют алгоритмы расчета различных видов нелинейности. Почти всегда, за малым исключением, расчет систем «здание - грунтовое основание» проводится с помощью коэффициентов жесткости основания, что не в полной мере и не совсем корректно отражает работу таких систем. На сегодняшний день сложные геотехнические задачи решаются в основном в узкоспециализированных расчетных комплексах, с огромным числом допущений.Другой большой проблемой для конструкторов является корректный учет динамических воздействий на уникальные здания и сооружения (пульсация ветрового потока, сейсмика).
Указанные проблемы позволяет эффективно решать программный комплекс SOFiSTiK компании SOFiSTiK AG. Он дает возможность учитывать в расчете все виды нелинейности и моделировать системы «здание - грунтовое основание» с различными динамическими нагрузками. При этом SOFiSTiK отлично вписывается в технологию BIM и прекрасно интегрирован с Revit. Установленная с помощью специального плагина двусторонняя связь позволяет передавать из Revit Structure в SOFiSTiK на расчет сооружения с жесткостями, нагрузками и граничными условиями. При этом пользователь может провести глубокую настройку передаваемой информации и даже задать сетку разбиения на конечные элементы, так что пришедшая в SOFiSTiK модель уже готова к вычислениям. После выполнения расчета возможна и обратная передача данных в информационную модель здания. Например, по данным из SOFiSTiK в Revit Structure можно выполнить армирование железобетонных элементов.
Рис. 7. Пример передачи модели из Revit Structure в SOFiSTiK с жесткостью элементов, нагрузками и граничными условиями. На нижнем рисунке показано последующее автоматическое разбиение модели сеткой конечных элементов.
Передача модели в Advance Steel
Одной из проблем внедрения BIM, особенно в нашей стране, является слабое сопровождение программ библиотеками конструктивных и иных объектов. И хотя, например, в Revit нужно создавать пользовательские библиотеки семейств металлоконструкций для получения корректных чертежей КМ и КМД, для ментальности российских проектировщиков это не очень подходит – им лучше сразу на все готовое.Удачным выходом из этой ситуации является применение разработанной компанией GRAITEC программы Advance Steel, полностью реализующей технологию BIM для проектирования и создания строительных конструкций. Эта программа работает, как на графическом ядре AutoCAD, так и, начиная с версии 2012, на своем собственном графическом ядре (интерфейс полностью повторят интерфейс AutoCAD) и полностью адаптирована для России (русский язык, российская база металлопроката, оформление по ГОСТ и многое другое).
Рис. 8. Экспорт/импорт модели из Revit Structure в Advance Steel.
Еще одно достоинство программы – встроенная возможность передавать модель металлоконструкций из Advance Steel в SCAD, где она после некоторой доводки пригодна для расчетов. После расчетов в SCAD модель с новыми сечениями можно вернуть в Advance Steel. Если к этому добавить, что из Advance Steel модель можно возвращать в Revit Structure, то в итоге получается почти полноценная двусторонняя связка Revit Structure со SCAD Office, но пока только для металлоконструкций.
Практически по такой же схеме, но через формат STP, происходит обмен данными с расчетной программой ЛИРА-САПР.
Рис. 9. Параметрические узлы металлоконструкций в Advance Steel 2012.
Использование ЛИРА-САПР в качестве расчетного процессора для Revit
В настоящее время разработчики ЛИРА-САПР взяли курс на создание собственного BIM-комплекса на основе программ САПФИР, ЛИРА-САПР, МОНОМАХ, ЭЛЬФ. Но они и не забывают об интеграции со сторонними продуктами, реализующими технологию BIM. В частности, ЛИРА-САПР хорошо импортирует модели из Revit Structure.
Рис. 10. Передача модели из Revit Structure ЛИРА-САПР 2012.
Переход из Revit к расчетам в SCAD Office
SCAD Office - самый старый, а потому наиболее известный и используемый расчетный комплекс в России и СНГ, разработанный компанией SCAD Soft, и он тоже делает шаги в сторону BIM. SCAD Office при использовании сателлитов SCAD (программ ФОРУМ и МОНОЛИТ) может выстроить некое отдаленное подобие информационного моделирования строительных конструкций. Также SCAD Office при помощи программы ФОРУМ может импортировать модели из Revit Structure.Импорт из Revit Structure можно осуществить тремя способами. Первый - это использование плагина от SCAD Soft, который импортирует модель из Revit Structure в текстовый файл, загружаемый затем в SCAD Office. Но у такого способа есть особенности - стрежневые и пластинчатые элементы надо экспортировать в отдельные файлы, а затем эти файлы собирать вручную. Также придется корректировать некоторые жесткости и переназначать в SCAD нагрузки и граничные условия.
Второй способ - если вы счастливый обладатель сразу двух расчетных комплексов: SCAD Office и ЛИРА-САПР, то вы можете импортировать в автоматическом режиме модель из Revit Structure в ЛИРА-САПР, а затем, сохранив проект в виде текстового файла, перенести его в SCAD. В этом случае жесткости и нагрузки передадутся в SCAD корректно.
Третий способ, связанный с Advance Steel, был уже описан выше.
Рис. 11. Пример передачи модели из Revit Structure 2012 в SCAD Office 11.5.
Интеграция с Bentley STAAD.Pro
Результатом многолетней совместной работы компаний Autodesk и Bentley стало появление в Revit 2013 возможности экспорта модели в формат DGN, который затем загружается в STAAD.Pro. Но качество и особенности такой передачи данных по ряду объективных причин нами пока мало изучены, хотя отзывы российских пользователей (немногочисленных) о такой связке довольно хорошие.Источник.