SOFiSTiK — BIM-инструмент для МКЭ анализа конструкций

Основное направление деятельности Проектного бюро АПЕКС – проектирование гражданских и промышленных объектов. Все проекты компании, выполненные с использованием SOFiSTiK, успешно прошли государственную экспертизу.

1. Применение SOFISTIK для популярных задач

SOFiSTiK удобно применять для «блиц-расчетов», когда нужно рассмотреть множество вариантов конструктивных решений и найти наиболее оптимальное. В режиме постоянного внесения изменений в рабочий проект, инженер с использованием SOFiSTiK может быстро их проработать и выдать обновленный результат. Например, при проектировании монолитных жилых зданий часто меняется компоновка несущих стен, пилонов и колонн, редактируются контуры перекрытий, добавляются и корректируются отверстия. Работая в SOFiSTiK, инженер легко вносит изменения, не прибегая к пересборке модели и повторному заполнению множества диалоговых окон. Количество кликов мыши сведено к минимуму. Аналогично происходит работа при многовариатном анализе конструктивных решений и поиске оптимального варианта. SOFiSTiK позволяет в одной модели рассмотреть несколько вариантов компоновки несущих конструкций и показать разницу в результатах расчета для элементов.

Одна из самых популярных задач в SOFiSTiK - анализ здания совместно с основанием. Решение единой задачи «Сооружение-Грунт» позволяет правильно определить распределение деформаций, усилий и напряжений в элементах конструкции. SOFiSTIK позволяет расчитывать здания с различным типом фундамента. Например, в проекте ЖК на улице Маршала Захарова использовался комбинированный фундамент (плитный и свайный с общим количеством свай около 2500). Задача решилась с использованием упругого полупространства методом Буссинеска, генерируемого модулем HASE.

При проектировании высотных зданий, SOFiSTiK позволяет решить дополнительные задачи, связанные с уточненым определением ветрового давления. В зданиях с малыми частотами собственных колебаний конструкции инженеры проводят динамический расчет на ветер. Например, при проектировании ЖК в «Камушки» и ЖК «АВИА СИТИ» ( в обоих проектах высота башен превышает 150 метров от уровня планировки) SOFiSTiK позволил быстро определить максимальные горизонтальные деформации и ускорения верхних этажей от действия ветра.

В проекте реконструкции и расширения целюлюлозно-бумажной фабрики (проектная плошадь нового строительства более 80 000 кв. метров) SOFiSTiK позволил рассчитывать конструкции с учетом подвижной нагрузки от кранов. В проекте решались задачи определения взаимного влияния строительства новых корпусов на существующие здания.

2. Применение SOFISTIK для специализированных задач

В нескольких проектах активно применялся модуль DOLFYN для выполнения численного анализа продувки в аэродинамической трубе (Computational Fluid Dynamics (CFD)). Расчеты проводились для отдельных зданий и жилых микрорайонов в целом. Применялся поэтапный анализ результатов расчета от ламинарного, стационарного и турбулетного потоков ветра. Цели расчета заключались в уточненном определении ветрового давления на фасады здания и оценке динамической комфортности пешеходных зон. Результаты расчета обычно сравнивались с натурными испытаниями, проводимыми физическим экспериментом (продувкой макета в аэродинамической трубе). Результаты математического анализа для проекта ЖК «VANDER PARK» успешно прошли экспертизу без выполнения дорогостоящего физического эксперимента.

3. SOFISTIK и BIM

• Из Revit передаются все жесткости (материалы, сечения стержней и оболочек), включая сложные сечения (составные, композитные и криволинейные поперечные сечения, а также переменные сечения оболочек)
  

• Любые виды нагрузок, созданные в Revit, без проблем передаются и прикладываются к КЭ модели (включая области сбора и распределения нагрузок LAR)
  

• Используя встроенный язык программирования CADINP, можно расширять функционал взаимодействия (например, передавать арматурные канаты, формировать данные для CFD анализа, моделировать 3D грунтовое основание из объемных элементов и т.п.)
  

После внесения изменений в Autodesk Revit, модель снова экспортируется, тем самым обновляя расчетную схему в SOFiSTiK. Настройки проекта SOFiSTiK передаются из файла в файл, т.е. из основной системы в подсистемы. Если есть необходимость рассчитать только часть объекта или отдельный его элемент, то его можно выгрузить из Revit в отдельный проект SOFiSTiK, который будет связан с основным расчетным файлом. Процедура подходит для того, чтобы в разных файлах одного проекта заново не водить коэффициенты (надежности, сочетании, условий работы), задавать правила определения расчетных сочетаний усилий, описывать тип раскладки арматуры (защитные слои, минимальное армирование и т.д.). Изменение расчетных положений из центрального файла может транслироваться на локальные подсистемы (на рисунке одна из башен ЖК «Камушки»).

Результаты расчета можно загрузить обратно в Autodesk Revit. Данные статического расчета служат для наполнения модели информацией о расчетных усилиях в элементах, а данные по армированию используются для раскладки арматуры. Получается сквозной BIM-процесс.

4. Автоматизация расчетов в SOFISTIK

CADINP – специально разработанный язык программирования в SOFiSTiK. По структуре данный язык имеет схожесть с Fortran и VBA и обладает всеми свойствами языка высокого уровня. Пользователь не только может описывать расчетную задачу кодом, но и использовать базу данных проекта, обращаясь к элементам, их свойствам и результатам (API). На CADINP довольно просто писать макросы, а разработчики предлагают пользователям порядка 1000 примеров решения любого рода задач (они находятся в папке с установленным продуктом). Для каждого из модулей SOFiSTiK имеются свои примеры с пояснениями и руководства для CADINP. Макросы можно сохранять отдельными файлами, или соединить их в одну структуру – шаблон проекта.

Используя шаблоны и макросы, инженер сосредотачивается на качестве расчетной схемы, а результаты расчета являются для него индикатором продуманности конструктивных решений. Внеся изменения в схему, он одной кнопкой выполняет все операции по пересчету и смотрит уже обновленные результаты расчета. Инженер-конструктор в SOFiSTiK за короткий промежуток времени может проанализировать в разы больше конструктивных решений, нежели в другом расчетном комплексе.

В Проектом Бюро АПЕКС используются настроенные шаблоны для таких спектров задач, как расчет здания, расчет плиты перекрытия, расчет подпорной стенки. Мы автоматизировали такие задачи, как назначение граничных условий, ввод дополнительных свойств для КЭ, назначение коэффициентов для загружений, определение сочетаний, сами расчеты (статические, динамические и конструктивные), а также вывод результатов (на рисунке представлены расчеты для проекта ЖК на улице Вавилова).

Заключение

Широкие расчетные возможности, средства автоматизации и локализация под нормы РФ позволяют отдать предпочтение программному комплексу SOFiSTiK, который успешно решает комплексную задачу в единой расчетной модели «грунт-сооружение».

Но одновременно ПК SOFiSTiK - это удобное решение для BIM строительных конструкций в общей структуре информационного моделирования нашей компании, позволяющее эффективно использовать данные из Autodesk Revit на этапе расчета конструкций и геотехнического анализа, а далее обеспечивает переход к решению вопросов детального конструирования.

Благодаря автоматизации часто используемых видов расчета строительных конструкций и надежной системе хранения данных в БД SOFiSTiK конструкторскому отделу удалось создать стройную систему организации расчетных обоснований конструктивных решений, работающую по принципу конвейера. Использование ПК SOFiSTiK дает нам повышение качества проектных решений и ускоряет эту работу, что в итоге позволяет уверенно предлагать свои инжиниринговые услуги взыскательным заказчикам при наличии даже сложных неординарных технических условий проекта и доказывать правильность наших решений в госэкспертизе.

Для инженера-конструктора SOFiSTiK – это продвинутый инструмент для быстрого и качественного решения любого вида инженерных задач. Навыки владения продуктом дают сильный толчок к профессиональному росту и открывают новые возможности для дальнейшего профессионального развития.

***

Проектное бюро АПЕКС — молодая и креативная компания, которая предоставляет качественные услуги в сфере проектирования от разработки концепции до выпуска рабочей документации. Портфель проектов компании включает в себя уникальные жилые комплексы, крупные промышленные объекты и знаковые общественные здания. Каждый проект индивидуален и детально проработан с использованием технологии BIM. Сотрудничая с крупнейшими мировыми проектными организациями, АПЕКС предлагает эффективные и продуманные решения, разработанные с учетом долгосрочной перспективы развития технологий. На текущий момент более 320 сотрудников компании работают над 17 отрытыми проектами, а 12 проектов находятся в процессе строительства. Дополнительная информация: www.apex-project.ru