¬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 4517     3 апрел€ 2012, 10:52
 —ергей ћихалец

÷итата из BM, id 4502:

» тут "евангелисты" накинулись на "сетки", на "физическую модель" и прочие мелочи, которые не имеют ключевого значени€.  огда оппоненты начинают так остро придиратьс€ к терминологии - это показатель того, что по сути сказать вообщем-то нечего.


ѕримерно половина статьи автора посв€щена терминологии. » это не случайно, разнобой в терминологии приводит к серьезным ошибкам в понимании проблемы. » изначально неправильна€ терминологи€ - тоже! “ак что это не мелочи, а принципиальные вещи. » автор это понимает, суд€ по объему текста. ќн в самой терминологии "плавает", а свое незнание прикрывает некими "ссылками". “ак не стоит делать!

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4525     3 апрел€ 2012, 12:42
 ¬ладимир “алапов

÷итата из BM, id 4515:

—транно, учитыва€,что под каждым моим комментарием ссылка на мой блог, где написано как мен€ зовут и где € работаю.


Ќе обнаружил, если, конечно, не рассматривать всерьез, что вас зовут brain_murder.

÷итата из BM, id 4515:

я высказываю здесь свои мысли на что имею такое же право как и ¬ы.


ƒействительно, в своем блоге можно высказывать любые мысли. Ќо если участвуете в дискуссии, желательно к мысл€м добавл€ть аргументацию. Ќо это - только пожелание.

÷итата из —ергей ћихалец, id 4517:

ѕримерно половина статьи автора посв€щена терминологии. » это не случайно, разнобой в терминологии приводит к серьезным ошибкам в понимании проблемы. » изначально неправильна€ терминологи€ - тоже! “ак что это не мелочи, а принципиальные вещи.


ѕолностью согласен!

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4527     3 апрел€ 2012, 13:06
 ¬ладимир “алапов
÷итата из статьи:
"архитектурную модель можно полностью интегрировать с УконструкторскойФ моделью в такую единую модель и бесшовно переходить между этими разновидност€ми представлений модели сооружени€"

  вопросу о терминологии - было бы неплохо, если бы автор объ€снил используемый им термин "бесшовно", поскольку этот термин - ключевой в его статье.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4580     4 апрел€ 2012, 14:53
 BM
Ѕыл задан вопрос

÷итата из ¬ладимр —авицкий, id 4435:
»ли тут кто-то может привести реальный пример »нформационной модели идеально взаимодействующей в интерактивном режиме с расчЄтной программой?


Ќа него был дан ответ

÷итата из ¬ладимир “алапов, id 4445:
“аких примеров нет, пока это из области фантастики, и это все знают. » идеального взаимодействи€ не может быть в принципе, поскольку при расчетах конструктивна€ модель "упрощаетс€" - пока така€ св€зь в основном работает в одну сторону (пожалуй, только Revit - Robot могут давать некоторую обратную св€зь). » проблем здесь много, ну так ими и надо заниматьс€, а не рисовать сетки треугольников, требующие ручной корректировки - это любому студенту известно.


ѕотом еще было сказано это

÷итата из ¬ладимир “алапов, id 4504:
–асчетна€ модель ¬—≈√ƒј отличаетс€ от конструктивной ѕќ ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»ё!
ќна получаетс€ из конструктивной специальными действи€ми (не буду перечисл€ть) и приближени€ми (по другому - упрощени€ми). ƒругого способа человечество пока не придумало!


и это

÷итата из ¬ладимир “алапов, id 4504:
—овершенно верно. ј тем, кто не знает, € бы советовал перед дискуссией почитать учебник по строительной механике.


¬ы со всем и так соглашаетесь о чем мне с ¬ами спорить и что аргументировать? 

ќсталс€ лишь один вопрос: "ќна получаетс€ из конструктивной специальными действи€ми"
ћожно ли эти действи€ классифицировать и полностью алгоритмизировать, чтоб машина это делала автоматически? ƒумаю автор попытаетс€ ответить на этот вопрос в следующей статье, которую € с удовольствием прочту.

ѕ.—.
“ерминологию, которую предлагает автор, € обсуждать не собираюсь. ћне больше нравитс€ когда модели называют исход€ из того кто с ними работает (так просто пон€тнее), но € не собираюсь забрасывать человека камн€ми за то, что он употребил термин физическа€ модель, € не болею академизмом головного мозга. ¬есь наброс на автора тут только к этому и сводитс€.
я видел как подобные "јкадемики" заваливали на диссертаци€х аспирантов из-за употреблени€ слова ¬≈— вместо ћј——ј и словосочетани€ ѕќЋ”„≈ЌЌџ≈ ƒјЌЌџ≈ вместо ѕќЋ”„≈ЌЌџ≈ –≈«”Ћ№“ј“џ. Ќа мой взгл€д это неправильно, а те кто считает, что это правильно пусть развод€т споры без моего участи€.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4582     4 апрел€ 2012, 15:57
 —ергей ћихалец

÷итата из BM, id 4580:

ћне больше нравитс€ когда модели называют исход€ из того кто с ними работает


÷итата из статьи:
"‘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"
ѕравильную терминологию лучше знать, а не придумывать свою, особенно про планы здани€ - смешно ведь!

÷итата из BM, id 4580:

€ не болею академизмом головного мозга


Ќадо быть менее эмоциональным и более конкретным в области обсуждени€ знани€  

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 4585     4 апрел€ 2012, 17:31
 BM

÷итата из —ергей ћихалец, id 4582:
ѕравильную терминологию лучше знать


≈сли ¬ы предоставите ссылки на нормы где указано как по русски называть разные типы моделей("виды представлени€ единой модели" - по “алапову), € обещаю начать пользоватьс€ "правильной" терминологией.

’от€ € даже сомневаюсь, что подобные нормы описаны в зарубежных документах, может быть есть кака€-то классификаци€ дл€ форматов обмена по типам, как, например дл€ STEP - Analytical, Manufacturing, Design, но не более того.

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

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: «аменили Autodesk полностью? јбсолютно!
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

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. © 2004-2022 √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.