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

16 декабр€ 2019

IDEA StatiCa в рабочем BIM процессе

–услан Ѕароев, инженер отдела —јѕ– строительных конструкций, Ќ»ѕ-»нформатика

Ѕароев

 лючевые слова:
IDEA StatiCa,  ћ Ё, компонентный метод конечных элементов, расчЄт узлов стальных конструкций, расчЄтна€ модель, пр€ма€ интеграци€, конструирование, облачный ресурс, узлы стальных конструкций, информационное моделирование, BIM.


  1. –асчЄт стальных узлов за несколько минут
  2. ѕреимущества IDEA StatiCa
  3. ¬заимодействие IDEA StatiCa с другими программами
  4. «аключение

јннотаци€

¬ статье описаны функциональные возможности программы IDEA StatiCa Connection дл€ расчЄта и проверки узлов стальных конструкций в соответствии с нормами –‘ и других стран. ќтдельно рассмотрены возможности IDEA StatiCa, позвол€ющие снизить трудоемкость проектировани€, а также интерфейсы, осуществл€ющие обмен данными с другими программами, что €вл€етс€ одним из основополагающих принципов реализации технологии информационного моделировани€ (BIM).

1  –асчЄт стальных узлов за несколько минут

1.1  јвтоматизаци€ в расчЄтах и проектировании

¬ насто€щее врем€ трудно представить проектную организацию, не использующую компьютерные программы дл€ автоматизации расчЄтов.  оличество программ дл€ инженерного анализа велико, и пользователь стоит перед трудным выбором.   основным свойствам расчетной программы, которые вли€ют на выбор пользовател€, можно отнести:

  • Ќадежность программы и достоверность результатов;
  • —оответствие нормам и правилам, прин€тым на данной территории или в отрасли;
  • ќперативность получени€ результатов и удобство работы.
Ёти критерии нос€т субъективный характер, но в целом не противоречат общим принципам выбора такого программного обеспечени€.

ќстановимс€ на расчЄтах узлов соединений элементов, которые €вл€ютс€ одними из наиболее у€звимых частей конструктивных систем любых зданий и сооружений. Ўироко известные универсальные программно-вычислительные комплексы (ѕ¬ ) могут справитьс€ с подобной задачей, но не могут удовлетворить вышеуказанным критери€м в полной мере. ѕроцесс создани€ модели узла, еЄ расчЄт и получение результатов могут занимать несколько часов, а работа с нестандартными узлами Ц несколько дней. Ёто св€зано с тем, что такие ѕ¬  предназначены дл€ расчЄта конструктивных систем в целом, а не дл€ анализа соединений отдельных элементов. ѕеред разработчиками программного обеспечени€ была поставлена непроста€ задача: реализаци€ быстрого и точного расчЄта узлов стальных конструкций, удовлетвор€ющего требовани€м строительных норм и правил. –ешить еЄ первыми удалось специалистам из „ешской республики, где по€вилось специализированное программное обеспечение IDEA StatiCa. “еперь расчЄт и проверки стальных узлов по нормам занимают всего несколько минут.

1.2  –асчЄт стальных узлов в IDEA StatiCa

¬ IDEA StatiCa реализован так называемый компонентный метод конечных элементов ( ћ Ё). ќн был разработан кафедрой стальных и дерев€нных конструкций факультета √ражданского строительства „ешского технического университета в ѕраге и факультетом металлических и дерев€нных конструкций “ехнологического университета в Ѕрно в рамках гранта на научно-исследовательскую работу и защищЄн патентом.  ћ Ё сочетает в себе следующие преимущества:

  • ЌадЄжность получаемых результатов
    ¬ процессе разработки моделей компонентов, реализованных в IDEA StatiCa, было выполнено большое количество тестовых расчЄтов, натурных и численных экспериментов. –езультаты этой работы собраны в книгу ЂBenchmark cases for advanced design of structural steel connectionsї [2].  ћ Ё модель даЄт инженеру точное и проверенное решение поставленной задачи.
  • ”ниверсальность
     ћ Ё подходит дл€ большинства соединений различной конфигурации Ц опорных и рамных узлов, узлов покрыти€ и других, распространЄнных в инженерной практике. ѕользователь не ограничен стандартной геометрией.
  • Ќагл€дность
     ћ Ё модель (рис. 1-1) даЄт современному инженеру достаточное количество информации о поведении узла, его напр€жЄнно-деформированном состо€нии и коэффициентах использовани€ отдельных компонентов, а также результатах общих проверок [1].

 роме этого, программа обладает такими функциональными особенност€ми, как:

  • »нтуитивный пользовательский интерфейс;
  • ¬строенный редактор соединений;
  • ѕользовательские шаблоны узлов;
  • »нтерфейсы взаимодействи€ с CAD и FEA программами.
IDEA StatiCa BIM

–ис. 1-1.  ћ Ё модель сложного узла в IDEA StatiCa Connection

Ѕлагодар€ этому IDEA StatiCa позвол€ет выполн€ть расчЄт и проверки стальных узлов различной конфигурации в соответствии с нормами всего за несколько минут.

2  ѕреимущества IDEA StatiCa

2.1  ѕользовательский интерфейс

ќсновным отличием IDEA StatiCa от других ћ Ё программ €вл€етс€ инженерный подход к созданию модели узла, что делает интерфейс программы простым и пон€тным. –ассмотрим этот вопрос более детально.

  • ћатериалы и их модели

    ѕользователь не тратит врем€ на ввод диаграмм материалов с нужными характеристиками Ц в IDEA StatiCa есть встроенна€ библиотека марок стали, классов бетона, болтовых соединений и электродов. »нженер-конструктор работает с привычными ему пон€ти€ми.

  •  онструирование узла

    –асчЄтна€ модель не собираетс€ вручную из конечных элементов Ц стержней, пластин и объЄмных тел. ¬се объекты модели создаютс€ с помощью так называемых монтажных операций, пон€тных каждому инженеру-конструктору.   примеру, требуетс€ соединить две детали сварным швом, дл€ этого достаточно добавить операцию Ђ—варкаї и сказать, какие детали нужно соединить. —оздавать дл€ этого конечные элементы или вводить в схему объединени€ перемещений не нужно [1].

  • «агружени€

    ¬ IDEA StatiCa Connection пользователь работает с моделью узла, который выдел€етс€ из общей схемы. ѕоэтому действие отброшенной части замен€етс€ внутренними усили€ми, которые прикладываютс€ к элементам, сход€щимс€ в узле, и удовлетвор€ют фундаментальному принципу равновеси€. »х можно задать вручную или импортировать из сторонних программ.

  • —етка конечных элементов и расчЄт

    „тобы выполнить расчЄт модели, достаточно нажать на соответствующую кнопку ленты. —етка конечных элементов будет сгенерирована автоматически. ¬ IDEA StatiCa имеетс€ 5 встроенных режимов расчЄта: упругопластический (основной), линейный расчЄт устойчивости, расчЄт жЄсткости прикреплени€, расчЄт с учЄтом по€влени€ пластического шарнира и расчЄт несущей способности узла [1]).

  • ќтчЄт по результатам

    ѕосле выполнени€ расчЄта программа выдаЄт не только таблицы с усили€ми и напр€жени€ми в отдельных элементах, но и необходимые коэффициенты использовани€ компонентов узла, которые вычисл€ютс€ в соответствии с —ѕ 16.13330.2017 или другими нормами проектировани€. ƒанные из отчЄта можно экспортировать в DOC, PDF или DXF формат.

2.2  ¬строенный редактор узлов
¬строенный редактор узлов Ц это первое окно, которое видит пользователь при запуске IDEA StatiCa Connection (рис. 2-1).
IDEA StatiCa BIM

–ис. 2-1. ¬строенный редактор узлов

¬ программе имеетс€ обширна€ библиотека встроенных шаблонов узлов (более 150), благодар€ которым создание модели занимает всего пару минут. ѕользователь только выбирает класс, или тип узла (балочный, рамный, ферменный, опорный), затем его топологию (взаимное расположение элементов), подход€щую конструкцию узла или его исполнение и нужные характеристики используемых болтов, анкеров, сварных швов, марки стали и нормы проектировани€, по которым будут выполн€тьс€ проверки. ƒалее остаЄтс€ только нажать на кнопку Ђ—оздать проектї. ѕосле этого конструкцию узла можно доработать вручную, если это необходимо.
2.3  ѕользовательские шаблоны узлов
¬ инженерной практике часто используютс€ типовые решени€. Ётот вопрос особенно актуален при конструировании стальных узлов. ¬ IDEA StatiCa Connection можно создавать свои собственные шаблоны узлов, добавл€ть их в базу данных и затем использовать в рабочих проектах. Ѕлагодар€ этой функции можно существенно сократить трудозатраты на моделирование и расчЄт однотипных соединений, сделав их параметрическими.
IDEA StatiCa BIM

–ис. 2-2. ƒиспетчер шаблонов узлов IDEA StatiCa

¬се создаваемые шаблоны хран€тс€ в пользовательской библиотеке (рис. 2-2), их можно импортировать (подгружать в библиотеку извне) и экспортировать (выгружать из программы на рабочий компьютер).

3  ¬заимодействие IDEA StatiCa с другими программами

–асчЄт и проектирование стальных узлов обычно выполн€ютс€ после компоновки схемы здани€ или сооружени€ и выполнени€ статического расчЄта всей конструкции. ќднако, даже име€ современное специализированное ѕќ, на создание расчЄтной модели узла приходитс€ тратить дополнительное врем€. Ётого можно избежать, если задействовать созданные ранее CAD- и FEA-модели здани€ или сооружени€ из других программ. ¬ итоге дл€ конструировани€ будет использоватьс€ одна расчЄтна€ модель, состо€ща€ из двух других:

  • ‘изической (геометри€ узла и характеристики отдельных компонентов) и
  • јналитической (конечно-элементна€ модель с заданными жесткост€ми и нагрузками)
“акой подход позвол€ет значительно сократить трудозатраты на конструирование узлов, особенно когда их конфигураци€ становитс€ сложной, а количество превышает сотню.
3.1  —оздание расчЄтной модели с помощью функции импорта

»мпорт модели узла в IDEA StatiCa Connection осуществл€етс€ с помощью встроенных интерфейсов с другими CAD и FEA программами. Ќа данный момент разработаны приложени€ (плагины), реализующие св€зь со следующим ѕќ:

  • CAD-программы: Tekla Structures, Advance Steel, Revit;
  • FEA-программы: ETABS, SAP2000, Robot Structural Analysis и др.

»спользование этих приложений позвол€ет:

  • быстро создавать расчЄтную модель узла;
  • работать сразу с несколькими узлами одновременно;
  • импортировать сразу несколько загружений дл€ одного узла.
–ассмотрим особенности процесса импорта физической и аналитической моделей из Tekla Structures и SAP2000 соответственно (рис. 3-1) на примере рамного узла.
IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-1. ћодель сооружени€ в Tekla Structures и еЄ расчЄтна€ схема в SAP2000


3.1.1  »мпорт модели узла из Tekla Structures в IDEA StatiCa

ƒл€ импорта узла требуетс€ открыть модель конструкции в Tekla Structures и запустить плагин ЂCode-check managerї с главной ленты (рис. 3-2):

IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-2. »нтерфейс Tekla Structures. ѕлагин ЂCode-check managerї

ѕосле этого по€вл€етс€ главное окно приложени€ (рис. 3-3). —перва выбираютс€ нужные нормы проектировани€, затем выдел€етс€ сам узел Ц поочередно отмечаютс€ точка узла, примыкающие к нему элементы и остальные детали (пластины, фасонки, болты и сварные швы). ѕо завершении процедуры нужный узел будет полностью импортирован в IDEA StatiCa Ц его физическа€ модель (рис. 3-6, лева€ часть) будет готова быстрее чем за минуту. ƒл€ выполнени€ расчЄта остаЄтс€ только задать нагрузки.
IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-3. √лавное окно плагина ЂCode-check managerї


3.1.2  »мпорт модели узла из SAP2000 в IDEA StatiCa

ѕосле импорта из Tekla необходимо открыть модель этой же конструкции в SAP2000 и выполнить еЄ расчЄт, а затем Ц запустить приложение ЂCode-check managerї на панели инструментов:

IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-4. »нтерфейс SAP2000. ѕлагин ЂCode-check managerї

—перва выдел€ютс€ нужный узел и примыкающие к нему элементы, а затем выбираютс€ нормы проектировани€. ѕроцесс импорта аналитической модели узла (топологии, сечений и нагрузок) в IDEA StatiCa (рис. 3-6, средн€€ часть) занимает считанные минуты.


3.1.3  –асчЄт узла и создание отчЄта по результатам

ƒл€ выполнени€ расчЄта требуетс€ объединить обе модели Ц физическую (из Tekla) и аналитическую (из SAP2000) в одну расчЄтную. ƒл€ этого в IDEA StatiCa открываетс€ первый проект (физическа€ модель), затем нажимаетс€ кнопка ленты Ђ»мпорт из проектаї (рис. 3-5).

IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-5. »нтерфейс IDEA StatiCa Connection.  нопка импорта нагрузок

¬ по€вившемс€ окне выбираетс€ второй файл IDEA StatiCa (аналитическа€ модель), и нагрузки прикладываютс€ к нужным элементам автоматически. —оздание расчЄтной модели стального узла (рис. 3-6) занимает менее 3 минут.
IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-6. ‘изическа€, аналитическа€ и расчЄтна€ модели узла в IDEA StatiCa Connection

ƒалее с помощью кнопки Ђ–ассчитатьї запускаетс€ упругопластический расчЄт узла [1]. —етка конечных элементов генерируетс€ автоматически. ѕо завершении расчЄта формируетс€ отчЄт по результатам (рис. 3-7).
IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-7. ќтчЄт. –езультаты проверки сварных швов

Ѕлагодар€ функции импорта физической и аналитической моделей расчЄт стального узла и его проверки по —ѕ 16.13330.2017 зан€ли всего 5 минут.
3.2  ќблачный сервис дл€ обмена данными
—озданием информационной модели здани€ и расчЄтами могут заниматьс€ разные организации. ќбмен данными между специалистами и процессы согласовани€ занимают длительное врем€. ‘ункции импорта значительно ускор€ют этот процесс.

ѕредставим следующую ситуацию: организаци€ Ђјї занимаетс€ созданием информационной модели в Tekla или Revit, но не располагает техническими ресурсами дл€ выполнени€ необходимых расчЄтов узлов и соединений. Ётим занимаетс€ организаци€ ЂЅї и выполн€ет расчЄты в IDEA StatiCa Connection.  ак выстроить процесс совместной работы наиболее эффективным образом? ƒаже в такой непростой ситуации это возможно благодар€ облачному (онлайн) ресурсу ЂViewerї.

IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-8. ѕлагин ЂViewerї. ћодель узла в облаке

—пециалисты организации Ђјї передают узел из CAD программы в приложение ЂViewerї (рис. 3-8). ƒалее из сети загружаетс€ его расчЄтна€ модель. Ётот файл передаЄтс€ специалистам организации ЂЅї, которые выполн€ют в IDEA StatiCa все необходимые расчЄты и выдают готовый отчЄт, где привод€тс€ коэффициенты использовани€ компонентов узла, подробные по€снени€ ко всем нормативным проверкам, графические материалы в виде изополей напр€жений и деформаций, а также ведомость материалов в DXF формате (рис. 3-9). ƒетальный отчЄт может быть экспортирован в DOC или PDF файл и передан обратно организации Ђјї.

¬се файлы, необходимые дл€ работы этого приложени€, можно найти на официальном сайте разработчика в разделе загрузок. ƒл€ их использовани€ не об€зательно наличие IDEA StatiCa на рабочем компьютере.

IDEA StatiCa BIM

–ис. 3-9. ќтчЄт. ¬едомость материалов

3.3  ќткрытый API
¬строенные интерфейсы дл€ пр€мой св€зи IDEA StatiCa Connection с другими программами, вход€щие в пакет поставки ѕќ, разрабатываютс€ компанией IDEA StatiCa s.r.o. ѕодобные приложени€ также могут быть созданы и самосто€тельно с помощью открытого программного интерфейса (API) IDEA StatiCa Ц IOM (IDEA Open Model). ƒл€ этого необходимо наличие API у программы, с которой реализуетс€ св€зь, и базовые знани€ €зыков программировани€ (VBA, C#, Python и др.). Ќеобходимую информацию можно найти на интернет-ресурсе GitHub: https://github.com/idea-statica.

4  «аключение

ѕроцесс конструировани€ стальных узлов может занимать много времени даже при наличии современного ѕќ. ¬ IDEA StatiCa расчЄты и проверки по нормам даже сложных узлов выполн€ютс€ всего за несколько минут.
–азработанные приложени€ дл€ взаимодействи€ IDEA StatiCa с другими программами позвол€ют ей стать частью рабочего BIM‑процесса организации, сокраща€ трудозатраты на проектирование. IDEA StatiCa не замен€ет, а дополн€ет имеющеес€ ѕќ. ¬ысокие показатели быстродействи€ в сочетании с эффективностью, надЄжностью и качеством получаемых результатов делают IDEA StatiCa особенно востребованной в проектных и строительных организаци€х.
—писок использованной литературы
  1. –. ¬. Ѕароев. –асчЄт узлов стальных конструкций компонентным методом конечных элементов [Ёлектронный ресурс] / –. ¬. Ѕароев Ц Ёлектрон. текстовые дан. Ц –ежим доступа: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=20749, свободный.
  2. Benchmark cases for advanced design of structural steel connections / FrantisekWald et al. Ц Czech Technical University in Prague, 2019 Ц 230 c.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: –аботаешь в »“, остерегайс€ говорить о платформах
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

ј— ќЌ, Autodesk, –оскосмос и BIM — ѕодготовил ƒ. Ћевин (16 июн€ 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.