Использование BIM технологий в моделировании строительных конструкций зданий

В настоящее время достаточно актуальны в строительном проектировании технологии информационного моделирования зданий и сооружений, так называемые BIM технологии (Building Information Modeling). Благодаря использованию BIM технологий создаются информационные модели зданий, соответствующие требованиям технических регламентов, а также решаются многие проблемы в процессе строительства и эксплуатации зданий. Во– первых, проблема соответствия требованиям рынка, поскольку производится всесторонний анализ моделей, построенных на основе BIM технологий. Во–вторых, решается вопрос оценки ресурсов и рисков, так как благодаря BIM технологиям происходит формирование первичных требований к оборудованию, определяются варианты оптимального расположения объекта на местности. Кроме того, решаются проблемы согласованности, сроков строительства, финансирования и многие другие.

В основе BIM лежит трехмерная информационная модель, на основе которой организована работа всех, кто участвует в создании объекта строительства. С помощью BIM технологий создается архитектурная 3D модель здания. Суть этого метода сводится к преобразованию трёхмерной модели в одномерную. Далее идёт приблизительная экстраполяция данных путём дифференциальных вычислений. Информационную модель здания можно использовать как при строительстве объекта, так и при его эксплуатации, поскольку есть возможность контролировать даже возможные аварийные ситуации.

На рисунке представлен типовой процесс создания объекта строительства, в котором активное применение нашли BIM технологии.

Инструментом для реализации BIM моделирования существует множество программных обеспечений на основе МКЭ, для проектирования металлических конструкций, в данной работе мы рассмотрим самые популярные из них:

Например, Advance Steel – это программное обеспечение для 3D– моделирования стальных деталей, проектирования, изготовления и строительства раздела КМ (конструкции металлические) и КМД (конструкции металлические деталировочные) [1].

Использование программы Advance Steel в проектировании строительных конструкций позволяет автоматически получать пакет проектной документации; сократить сроки проектирования; упростить процесс согласования и т.д.

В итоге, Advance Steel позволяет получить единую информационную модель, а проектировщику полностью проработать все конструкции [2].

Рис. Типовой процесс создания объекта строительства

Другая программа, Autodesk Robot Structural Analysis Professional – Robot Structural Analysis – это интегрированная графическая программа, предназначенная для расчета и проектирования различных типов конструкции, с расширенными возможностями анализа конструкций и проверки соответствия нормам проектирования. Программа дает возможность рассчитывать различные конструкции: от стержневых элементов до оболочек и объемных элементов. Данная программа позволяет готовить качественную документацию [3].

Программный комплекс Nastran / Patran представляет собой современную САЕ (Computer Aided Engineering) – систему инженерного анализа и является стандартом для прочностных расчетов в авиакосмической отрасли. Данная программа ориентирована не только на расчет, но и на оптимизацию конструкций, она содержит большую библиотеку конечных элементов.

Tekla Structures – программное обеспечение предназначено для работы с металлоконструкциями в крупных проектах, позволяет поддерживать автоматизацию конструирования, контролировать рабочие процессы. Дает возможность информационного обмена для взаимодействия нескольких компаний.

Renga – первая отечественная BIM– система. Обладает широкими возможностями по проектированию в трехмерном измерении, пре- образованию данных в различные форматы (.ifc, .dxf), позволяя использовать результаты проектирования на любых этапах коллективной работы над проектом. Данная программа отличается высокой производительностью и надежностью в работе [4].

Широко в проектировании зданий и сооружений применяется программный комплекс ЛИРА–САПР. Он предназначен для исследования прочности и устойчивости конструкций зданий, предоставляет возможность моделировать процесс возведения зданий и сооружений.

Итак, BIM – это технология проектирования. Моделирование с помощью BIM технологий требует к себе прогнозного подхода, взгляда на несколько ходов вперед. Для работы с данной технологией проектировщик должен обладать комплексным пониманием процесса проектирования. Еще одним положительным качеством BIM технологий является то, что они привносят в проектирование творческую составляющую, делают работу проектировщика более результативной и эффективной.