¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

20 марта 2012

BIM и анализ конструкций

јлександр Ѕауск

јлександр Ѕауск ќт гл.редактора isicad.ru: — любезного разрешени€ автора, мы перепечатываем из его блога статью "BIM и анализ конструкций". ќдна из причин - гордость за то, что тема, родивша€с€ в недрах isicad-дискусий, выросла в отдельную статью. “ак фактически уже поступал, например, ¬ладимир “алапов, предлагаю всем чувствующим в себе силы, последовать примеру наших €рких полемистов. ¬ каком-то смысле их примеру уже последовал и € сам: заметив, что это предисловие перешло границы размера и жанра, € развернулс€ уже в блоге, см. только что опубликованную заметку "¬овсе не про Ѕ»ћ".

ƒл€ тех, кто не в курсе

≈сли вы не следили за тем дл€щимс€ уже не первый год действом, которое когда-то называлось Удискусси€ о BIMФ, то знайте: источник вдохновени€ дл€ этого текста лежит в стать€х ¬. “алапова У“ехнологи€ BIM: что можно считать по модели здани€Ф и У“ехнологи€ BIM: в основе лежит едина€ модель!Ф и в комментари€х к ним, а также в некоторых ныне закрытых постах в блоге у ƒ. Ћевина.

—уть проблемы состоит в следующем: в стать€х и комментари€х был словесно оформлен вариант парадигмы BIM, который допускает р€д неверных суждений о природе отношений BIM и дисциплины расчетного моделировани€ и анализа моделей конструкций (проще говор€, Урасчеты несущих конструкцийФ). —огласно этим суждени€м:

  • всю информацию о цифровом представлении здани€ и его систем можно и нужно собрать в единую информационную модель (при этом те же авторы в последнее врем€ публикуют и противоположные мнени€, что уже совсем странно, см. комментарий 3661 к статье);
  • архитектурную модель можно полностью интегрировать с УконструкторскойФ моделью в такую единую модель и бесшовно переходить между этими разновидност€ми представлений модели сооружени€; а также
  • реализующий такой подход техпроцесс существует и внедрЄн дл€ множества объектов строительства, включа€, например, новый олимпийский стадион в Ћондоне и почему-то —иднейскую оперу.

»так, давайте разберЄмс€, что в приведЄнных утверждени€х неверно и почему неверное понимание роли конструктивной модели в BIM может в будущем сильно навредить дисциплине расчета.

ј дл€ этого нам нужноЕ

ќпределитьс€ с терминами!

ќчень больша€, сама€ больша€ путаница всегда бывает от терминов. ƒавайте определимс€ с двум€ вещами: с терминами и с самой архитектурой расчетного моделировани€ сооружений произвольной степени сложности.

»так, мы с вами говорим о моделировании конструкций. Ѕывает три вида моделей конструкций.

  1. ‘изическа€ модель, она же архитектурна€ модель. ≈Є главный признак Ц строгое соответствие формы элементов модели тому, что должно быть возведено в реальности. ‘изическа€ модель Ч распространенный результат работы архитектурных BIM-пакетов, —трого говор€, даже плоские планы здани€ можно считать очень простой физической моделью, но мы ограничимс€ пониманием того, что результат моделировани€ конструкций в BIM со всеми атрибутами (перегородки, УпирогиФ стен, оборудование, даже мебель) Ц это физическа€ модель.
  2.  онструктивна€ модель, она же неправильно называема€ УаналитическойФ в материалах, относ€щихс€ к программе Revit Structure.  онструктивна€ модель состоит из конструктивных элементов (колонны, балки, пластины, грунтовые массивы и т.д.), специальных элементов (св€зи, жесткие вставки, нуль-элементы, шарниры и великое множество завис€щих от среды реализации тонкостей) и целого набора свойств и параметров дл€ анализа.  онструктивна€ модель Ц это (очень грубо говор€) то, что раньше рисовали на бумаге и называли Урасчетной схемойФ.  онструктивна€ модель Ц это не воспроизведение формы объекта, а абстракци€, призванна€ наилучшим и наипростейшим образом передать механические особенности деформировани€ конструкции. ¬ классическом образовании самым близким предметом дл€ конструктивной модели €вл€етс€ строительна€ механика.
  3. –асчетна€ модель, котора€ дл€ нас сейчас почти соответствует пон€тию Уконечно-элементна€ модельФ, она же численна€ модель Ц строитс€ на базе конструктивной и передаЄтс€ непосредственно на расчет в специализированную программу анализа. —трого говор€, все расчетные модели дел€тс€ на два больших математических класса задач: аналитические модели (не путать с термином из Revit) и численные модели. јналитическа€ модель (en:wiki) Ц это, например, символьна€ формула, или лист в MathCAD, или расчет по нормативам, Ц реализуетс€ аналитическими методами. „исленна€ модель Ц требует итерационного процесса решени€. ¬се конечно-элементные решатели (например, Ћ»–ј, Autodesk Robot, ETABS) используют численное моделирование конструкций.

¬от от этих определений мы теперь и будем отталкиватьс€. я сознательно дл€ простоты не рассматриваю другие виды моделей Ц например, конструкторские модели, к которым относ€тс€, например, смоделированные в 3D результаты расчета армировани€ по нормам. ѕо выбранным нами критери€м така€ модель будет относитьс€ к категории физических моделей, поскольку отображает действительную форму элементов. ћы сейчас не пытаемс€ отобразить реальную сложность процесса моделировани€ конструкций, а только устанавливаем некоторые базовые пон€ти€: три категории моделей и их упрощенные отношени€ между собой.

Ќу как? »меет всЄ это смысл? “огда поздравл€ю: мы дошли до сути.

—уть: у конструкционного BIM есть проблемы.

»так, у нас есть трехуровнева€ категоризаци€ моделей.

“еперь вспомним, что мы разговариваем о парадигме BIM, и покажем, как в рамках BIM (да и любого интегрированного техпроцесса моделировани€) эти категории моделей сообщаютс€ между собой (см. илл.).

—топ, стоп! ј почему на рисунке конструктивна€ модель по€вл€етс€ два раза?

Ёто не ошибка. ƒело в том, что конструктивные модели бывают разные. ≈сть конструктивна€ модель, интегрированна€ в состав BIM и полностью соответствующа€ физической (т.е. архитектурной модели). »менно об этом виде конструктивной модели говор€т BIM-евангелисты, когда рассуждают о единой информационной модели сооружени€.

—овместима€ с BIM конструктивна€ модель

ѕостроить такую конструктивную модель сложно, но можно. ѕрограммы, которые претендуют на хот€ бы минимальные функции вывода данных из BIM в каком-то подобии инфомодели, можно посмотреть в списке совместимости IFC.

ќсновные проблемы, возникающие на этом этапе Ц технические. “рудно бесшовно работать с конструктивной моделью на уровне BIM, поскольку у анализа конструкций есть масса технических нюансов, реализаци€ которых зависит от конечной программы, в которой будет выполн€тьс€ расчет (на этапе численной модели). ѕродуктов, действительно предназначенных дл€ работы именно с этим видом конструктивной модели (например, Revit Structure), на самом деле немного (позже в цикле мы узнаем, почему).

¬озможна работа с такой конструктивной моделью с использованием средств моделировани€ от разных вендоров (с целью реализации главного принципа эффективной интеграции в AEC: выполн€ть работу в том продукте, который лучше всего дл€ неЄ предназначен), но сколько-нибудь эффективные результаты получаютс€, конечно, при использовании линейки программ одного производител€.

—овместима€ с расчетами конструктивна€ модель

ј что же другой вид конструктивной модели, отсечЄнный от остального BIM-процесса кор€вой красной молнией?

ƒело в том, что дл€ качественного анализа конструкции недостаточно попросту преобразовать полученную из BIM конструктивную модель в расчетную модель дл€ нашей FEA-программы. —овместима€ с BIM конструктивна€ модель ведь полностью аналогична физической модели, и следовательно, отражает точную форму конструкции.

ѕарадокс расчетного анализа состоит в том, что нам не надо отражать точную форму конструкции. ¬едь, как мы уже писали, предназначение расчетной модели Ц абстракци€ от действительной конструкции с целью максимально просто смоделировать еЄ механическую работу.

»з-за такого абстрагировани€ от реальной формы конструктивна€ модель, пригодна€ дл€ расчетов, становитс€ топологически несовместимой с моделью из BIM. Ёто значит, что мы не просто переходим к конструктивной модели при помощи инструмента вроде Structural Adjust (из продукта Autodesk Revit). ћы нарушаем целостность св€зей, номенклатуру объектов Ц всЄ, что можно нарушить в модели. ћы можем помен€ть колонны на стены и наоборот, заменить два объекта одним, разнести элементы в пространстве из-за особенностей расчета конкретной FEA-программы, убрать св€зи между элементами и смоделировать их через подход€щую специальную функцию, доступную только в избранной нами программе анализа Ц короче говор€, сделать всЄ, чтобы результат так же мало походил на исходную подложку из BIM, как BIM мало походит на исходные двумерные DWG-кальки.

Ќапоследок в качестве примера приведем два относительно простых случа€ топологической несовместимости, которые оказались у мен€ под рукой.

  1. ”чет разбиени€ на конечные элементы соединений. Ќа рисунке показана, допустим, железобетонна€ рампа с окружающими еЄ стенами. ¬ местах с плохой сеткой потребуетс€ видоизмен€ть конструкцию, причем приЄмы еЄ изменени€ могут зависеть от выбранной инженером конечной расчетной программы.
  2. Ѕолее серьЄзный случай топологической несовместимости с исходной моделью. —ерый цвет Ц это монолитные стены реакторного отделени€ унифицированного энергоблока ¬¬Ё–-1000 (т.е. физическа€ модель). ÷ветные жирные линии Ц это проекции стен в том положении, в котором они пойдут в конструктивную модель дл€ динамического анализа. ѕри этом целью была минимизаци€ УплохихФ пересечений стен между собой и со стенами следующего этажа, который имеет совершенно другую планировку. ¬торостепенные несущие элементы отбрасывались вовсе, иногда их свойства включались в соседние элементы по широко распространЄнной в анализе конструкций методике Уразмазывани€Ф сечений.

ј дальше

¬ этой заметке мы с вами вы€снили, что у конструктивного BIM есть серьЄзные проблемы и их ровно две. ќдна Ц техническа€ (сложность автоматизации модели и передачи информации без потерь на расчет) и друга€ Ц концептуальна€, на уровне топологии моделей (непригодность BIM-совместимой модели дл€ анализа в силу принципиальной разницы исполн€емых ролей Ц в одном случае точного воспроизведени€ формы, в другом случае Ц абстракции, схватывающей механическую работу конструкции).

Ёто перва€ часть цикла о BIM, в котором мы с вами, дорогой читатель, попробуем вынести на передний край обсуждени€ вопросов информационного моделировани€ дисциплину анализа конструкций. ƒальше в цикле мы подробнее обсудим парадигму BIM и определени€ BIM, составим впечатление о перспективах BIM на англо€зычном «ападе на основе реальных сведений от практикующих инженеров и евангелистов технологии, узнаем, почему BIM имеет мало общего с анализом лондонского олимпийского стадиона, а ещЄ попробуем вы€снить , как приверженцы единой модели относ€тс€ к зав€зке BIM на одного вендора.

Stay tuned, перерывов на рекламу у нас не будет.

„тение на дом
—тать€ о переходе к конструктивной модели при помощи стандарта IFC (pdf). ѕринципиально вопроса не решает.

 омментариев: 57
id 4320     26 марта 2012, 10:26
 Architector
Ќе хочу копатьс€ во всей статье, чтобы бесполезно не тратить врем€, но один вопрос все-таки задам. јлександр, с каких это пор архитектурна€ модель стала называтьс€ физической?

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4322     26 марта 2012, 11:56
 —ергей ћихалец
÷итата "ѕарадокс расчетного анализа состоит в том, что нам не надо отражать точную форму конструкции. ¬едь, как мы уже писали, предназначение расчетной модели Ц абстракци€ от действительной конструкции с целью максимально просто смоделировать еЄ механическую работу"

Ќо это же всегда было и €вл€етс€ следствием нашей слабости в расчетах, когда мы считаем не то, что есть, а то, что нам легче считать! ѕотому что по другому пока не можем. Ёти расчеты уже идут вне BIM, поскольку допускают фактически произвольное вмешательство человека. ј задача BIM - минимизировать это вмешательство, что некоторые конкретные программы и делают. “ак что это не проблема BIM, это проблема, которую BIM пытаетс€ решать!

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4331     26 марта 2012, 18:26
 јлександр Ѕауск
ќтвет Architector

— тех самых пор, любезный анонимный искатель истины, как речь зашла не только об архитектуре, а о модели в целом и о возможност€х и трудност€х интегрированного моделировани€ дл€ конструкций.

» с тех самых пор, как еЄ так называет „. »стмен в своей работе, страница 103.

ћодели все называют так, как удобно и как функционально правильно. ƒругой подход€щий термин - виртуальное здание, но он уже мЄртв, к сожалению. »спользуйте какой нравитс€.
» очнитесь уже, речь идет об анализе в первую очередь. ’от€ правда, лучше не надо, зачем тратить врем€.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4333     26 марта 2012, 19:15
 »ван ¬олкодав

÷итата из —ергей ћихалец, id 4322:

Ќо это же всегда было и €вл€етс€ следствием нашей слабости в расчетах



¬ообще-то, умение минимизировать расчетную схему с сохранением адекватности и приемлемой точности результатов - это признак класса.

÷итата из —ергей ћихалец, id 4322:

Ёти расчеты уже идут вне BIM, поскольку допускают фактически произвольное вмешательство человека. ј задача BIM - минимизировать это вмешательство, что некоторые конкретные программы и делают. “ак что это не проблема BIM, это проблема, которую BIM пытаетс€ решать!



Ќу а это уже очень похоже на восстание машин:

„еловек строит новые города и покор€ет высоты и глубины, а "задача BIM - минимизировать это вмешательство"  

— уважением,

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4345     27 марта 2012, 9:03
 —тудент

÷итата из јлександр Ѕауск, id 4331:

» с тех самых пор, как еЄ так называет „. »стмен в своей работе, страница 103.


ќтлична€ ссылка! "Ќа деревню дедушке". »ли у профессора »стмана не было больше работ? »ли вы их просто не знаете?  ак же тогда вы нас чему-то еще учите...

÷итата из »ван ¬олкодав, id 4333:

¬ообще-то, умение минимизировать расчетную схему с сохранением адекватности и приемлемой точности результатов - это признак класса.


 онечно, только в этой дискуссии речь идет о компьютерных вычислени€х, и здесь признак класса - мининум вмешательства человека.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4352     27 марта 2012, 11:23
 »ван ¬олкодав

÷итата из —тудент, id 4345:

 онечно, только в этой дискуссии речь идет о компьютерных вычислени€х, и здесь признак класса - мининум вмешательства человека.



∆елаю ¬ам удачи и везени€ в ¬ашей инженерной де€тельности!

— уважением,

ќтветить   ÷итировать выделенное


ѕол€, помеченные * об€зательны дл€ заполнени€

  »м€ *

  e-mail

  web

¬ы можете ввести не более 3000 символов, осталось:

¬ведите
первые 3 символа:

 *

ќбновить



    

„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ќбзор новостей:  »юль

ƒавид Ћевин:

„то способствовало июльскому обилию обновлений —јѕ–?

  • 5 компаний сообщают о новых релизах
  • –ынок сообщает и о других достойных событи€х
  • Autodesk сообщает, как правильно вернутьс€ в офис
  •  онкуратор сообщает, что он жив
  • ¬. „ебыкин сообщает о 7+ миллиардах думающих земл€н
  • ј. ћехонцев сообщает, за что BIM-менеджер получает 100 тыс€ч и как им стать
  • ћ. ћишустин сообщает, как будет развиватьс€ индустри€ »“

¬се номера       

ѕодписатьс€ на рассылку isicad

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ўесть главных мифов о PLM
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

ѕро MES — јндрей Ўтейнбрехер, генеральный директор ќќќ Ђјпекс-ѕро —офтї (6 июл€ 2020)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2020 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.