BIM – A válasz minden (szerkezeti mérnöki) imánkra?
Az épületinformációs modellezés (BIM) már több mint egy évtizede velünk van, mégis – sajnos gyakrabban, mint szeretnénk – akadályként tekintenek rá a hatékony munkavégzés útjában. Ennek a megfigyelésnek több oka is van, de főként azért, mert meghallgattam és láttam, hogyan dolgoznak sok mérnök, és hogyan működnek együtt másokkal.
Több mint tíz évvel ezelőtt azt javasoltam, hogy háromféle modellezési típus létezik:
- Modellezés dokumentációhoz
- Modellezés elemzéshez és tervezéshez
- Modellezés építéshez
Az elsőt illetően a Szerkezeti BIM sok híve kényelemben érzi magát, és sokan egyetértenek abban, hogy ez egyszerűsítette az üzleti folyamataikat.
Azonban a főbb szállítók hatalmas erőforrásai ellenére nem sokan integrálják a geometriai modellt az analitikai modellel. Hatalmas előnyök érhetők el, ha ezt kihasználják.
A harmadik szint az, amikor a szerkezeti modellt tovább fejlesztik, hogy ne csak azt tükrözze, MIT fognak megépíteni, hanem azt is, HOGYAN fog megépülni. Még kevesebb mérnök jut el idáig, és akik igen, azok általában nagyon szorosan együttműködnek a főkivitelezővel.
Ebben a cikkben a második szakaszra fogok összpontosítani, mivel biztos vagyok benne, hogy az elsőt már újra és újra tárgyalták. A harmadik szakasz egy másik nap témája lesz, de elég annyit mondani, hogy a modell fejlődése lineáris, és az információt nem szabad elveszíteni, hanem bővíteni és fejleszteni kell.
Milyen megközelítést kövessenek a mérnökök?
Számos megközelítés létezik a szerkezeti analitikai modell geometriaival való integrálására. Általában a megközelítések három kategóriába sorolhatók: közvetlen, fájlalapú és közvetítő szoftveres.
Mind a közvetlen, mind a fájlalapú megközelítésre példa az Autodesk Revit, amely analitikai és geometriai modellt kombinál. A Tekla Structures fájlátvitelen keresztül integrál. Az újabb szereplő a Nemetschek Csoporttól érkezik egy felhőalapú közvetítő szoftveres megoldással – SCIA AutoConverter –, amely egy új fájlformátumot (SAF) vezetett be Microsoft Excel alapján.
Mindegyiknek megvannak az előnyei, buktatói és hátrányai. Bármelyik utat is választják, elengedhetetlen, hogy a munkafolyamat megértett legyen, különben a megközelítés gyorsan „polcra kerülő szoftverré" válik.
Ezt is sokszor láttam már!
Ha a kapcsolattervezés hatékonyan szeretne az általános BIM folyamat részévé válni, akkor elég rugalmasnak kell lennie ahhoz, hogy bármely megközelítésbe illeszkedjen. Az a cég, amelynél dolgozom – az IDEA StatiCa – rendelkezik egy megoldással, amely szabványellenőrzést végez acél kapcsolatokon (egyéb megoldások mellett) egy Checkbot nevű technológia segítségével.
A Checkbot kielégíti az elemzéshez, tervezéshez ÉS építéshez való modellezés követelményeit. A technológiát rugalmasra tervezték, azzal a lehetőséggel, hogy a jövőben összevonja a munkafolyamatokat.
A kapcsolattervezés követelményei
A kapcsolattervező mérnökök a szerkezeti tervezési folyamat mellékhajtásai, amelyek nélkül azonban az acélváz nem állna meg. Hol szerepel a kapcsolattervezés a munkafolyamatban? Általában a tervezés végén. Melyik acélelem ér először az alapozáshoz? Egy talplemez kapcsolat.
A múltban a kapcsolattervezők arra támaszkodtak, hogy a mérnök megjelölt rajzokon keresztül biztosítja számukra a szükséges információkat. Az esetek többségében az átadott erők semmi hasonlóságot nem mutattak a tényleges szerkezeti elemek szabványellenőrzéséhez használt teherkombinációkkal és esetekkel.
Bevallom, én is azok közé tartoztam. Azt hittem, hogy a maximális nyomaték, a maximális nyírás és a maximális tengelyirányú erő együttes alkalmazásának napjai (mindegyik felfelé kerekítve a legközelebbi 25 kN/kNm-re) elmúltak. De sajnos nem múltak el.
A kapcsolattervezőknek ugyanazokra a kombinációs eredményekre van szükségük annak biztosítása érdekében, hogy a kapcsolat MINDEN lehetőségnek megfeleljen, nem csupán egy vélt legrosszabb esetnek. Azonban nyilvánvaló, hogy minden teherkombináció eredményének dokumentálása minden egyes kapcsolatban lévő szerkezeti elemre vonatkozóan veszélyekkel teli: fennáll az a további kockázat, hogy a számok (és az előjelek) hibásak lehetnek.
Egyes megoldások képesek táblázatba exportálni, például Microsoft Excelbe, de még ez a megközelítés is igényel némi adatelőkészítést ahhoz, hogy az adatok megfelelő formátumba kerüljenek.
A mi megközelítésünk
Az IDEA StatiCa-nál kifejlesztettünk egy sor BIM Linket (a Checkbot segítségével), amely összeköti kapcsolattervező megoldásunkat a végeselem-módszer és BIM (CAD) megoldások ökoszisztémájával. Néhány partnerünk szintén fejlesztett linkeket a saját végeselem-módszer és BIM megoldásaikból az IDEA StatiCa-hoz a mi IOM (IDEA Open Model) segítségével.
Ez a módszertan lehetővé teszi az információmegosztást és csökkenti a hibák kockázatát, miközben jelentősen növeli a hatékonyságot. Egy mérnök számára a modellmegosztás sokkal több, mint csupán egy geometriai modell.
De ha egy analitikai modellt meg kell osztani, annak is helyesnek és számíthatónak kell lennie.
Mit értek számítható alatt?
Először is, helyesen kell összeállnia, „lebegő" csomópontok nélkül. A szerkezeti elemeknek a megfelelő csomópontokhoz kell kapcsolódniuk. Lehet egyszerűsített modell (a mérnökök szeretik az egyszerűsítéseket), ahol több szerkezeti elem találkozik egy kijelölt csomópontban, holott valójában nem így van. A szerkezeti elemeknek a megfelelő síkban kell lenniük, és nem lehetnek ferdék, mert az illesztési feltételezések hibásak. Az erők egyensúlyának is fenn kell állnia, amelyet ideális esetben közvetlenül az analízis eredményeiből kell megkapni.
De mi történik, ha rendelkezünk mind a geometriai modellel, mind az analitikai modellel (esetleg különböző mérnököktől)? Létezik egy hibrid megközelítés, amelyet alkalmazhatunk, ahol két projektet hozhatunk létre az IDEA StatiCa-ban, az egyikből a geometriát, amásikból az analízis eredményeit felhasználva. Ez az összevont modell megközelítés. Ez azonban megköveteli, hogy mindkét fél szinkronizált modellekkel rendelkezzen, amelyekben a megfelelő szerkezeti elemek a megfelelő helyeken vannak.
Összefoglalás
Milyen szabályokat kell betartaniuk a mérnököknek a hatékony információfelhasználás érdekében?
- Következetes modellek az egész munkafolyamathoz – a szerkezeti elemek helyesen elhelyezve minden modellben
- Számítható modellek – az analízisnek lehetségesnek kell lennie
- Az anyagoknak illeszkedniük kell a régióhoz, és következetesnek kell lenniük minden modellben
- A szelvényméreteknek ideális esetben következetesnek kell lenniük minden modellben
- Kerüljük a speciális vagy összetett szelvények használatát, vagy dokumentáljuk azokat
- Dolgozzunk együtt
Az IDEA StatiCa által létrehozott információ képezi a 3. szakasz – az építéshez való modellezés – alapját, mivel becsatornázódik a gyártási folyamatba, de az 1. és 2. szakaszban kidolgozott információkat használja fel a tervezés előreviteléhez.
Nem azt mondom, hogy az egész iparág ilyen. Szeretjük azt gondolni, hogy a görbe előtt járunk, és nem félünk új dolgokat kipróbálni. De őszintén szólva, még mindig ugyanazt a választ hallom a meglévő munkafolyamatokat körülvevő kihívásokra: „mert mindig is így csináltuk…"
Sokkal többet tehetünk iparágként az elpazarolt idő és anyagok elkerülése, vagy egy tervezés szénlábnyomának csökkentése érdekében.
És mérnökökként mi mutathatjuk az utat. Ezek nem új ötletek.