BIM – Răspunsul la toate rugăciunile noastre (din ingineria structurală)?

Modelarea Informațiilor despre Construcție (BIM) este prezentă de peste un deceniu și totuși este încă, mai des decât am dori, privită ca un obstacol în calea eficienței muncii. Există mai multe motive în spatele acestei observații, dar în principal pentru că am ascultat și am văzut cum lucrează mulți ingineri și cum cooperează cu ceilalți.

Cu peste zece ani în urmă, am propus că există trei tipuri de modelare:

1. Modelare pentru documentație
2. Modelare pentru analiză și proiectare
3. Modelare pentru construcție

Primul dintre acestea este bine cunoscut de mulți susținători ai BIM structural și mulți vor fi de acord că a eficientizat activitatea lor. 

Cu toate acestea, în ciuda resurselor vaste ale principalilor furnizori, nu mulți integrează modelul geometric cu un model analitic. Există beneficii enorme de obținut dacă aceasta este utilizată. 

Al treilea nivel este atunci când modelul structural este dezvoltat în continuare astfel încât să reflecte nu doar CE urmează să fie construit, ci și CUM va fi construit. Există și mai puțini ingineri care ajung până aici, iar cei care o fac lucrează de obicei foarte strâns cu antreprenorul general.

Pentru acest articol, mă voi concentra pe a doua etapă, deoarece sunt sigur că prima a fost abordată în repetate rânduri. A treia etapă va fi un subiect pentru altă dată, dar este suficient să spunem că evoluția modelului este una liniară și informațiile nu ar trebui pierdute, ci augmentate și dezvoltate.

Ce abordare ar trebui să urmeze inginerii?

Există multe abordări pentru integrarea modelului analitic structural cu cel geometric. În general, abordările se încadrează în trei categorii: directă, bazată pe fișiere și middleware.

Un exemplu atât al abordării directe, cât și al celei bazate pe fișiere este Autodesk Revit, care combină un model analitic și unul geometric. Tekla Structures se integrează prin transfer de fișiere. Noul venit pe piață este din grupul Nemetschek cu o soluție middleware bazată pe cloud - SCIA AutoConverter - care a introdus un nou format de fișier (SAF) bazat pe Microsoft Excel. 

Toate au meritele, capcanele și dezavantajele lor. Indiferent de ruta aleasă, este imperativ ca fluxul de lucru să fie înțeles, altfel abordarea va deveni rapid „software de raft". 

Din nou, am văzut acest lucru de multe ori!

Dacă proiectarea îmbinărilor urmează să devină parte a procesului BIM în mod eficient, atunci trebuie să fie suficient de flexibilă pentru a se integra în orice abordare. Compania pentru care lucrez – IDEA StatiCa – are o soluție care efectuează verificarea conform codului a îmbinărilor metalice (printre alte soluții) folosind o tehnologie numită Checkbot. 

Checkbot satisface cerințele pentru modelare în scopul analizei, proiectării ȘI construcției. Tehnologia a fost concepută pentru a fi flexibilă, cu potențialul de a combina fluxuri de lucru în viitor.

Cerințele pentru proiectarea îmbinărilor

Inginerii de proiectare a îmbinărilor reprezintă o ramură a procesului de proiectare structurală, fără de care însă cadrul metalic nu ar putea sta în picioare. Unde este luată în considerare proiectarea îmbinărilor în fluxul de lucru? De obicei spre sfârșitul proiectării. Ce element metalic ajunge primul la o fundație? O îmbinare cu placă de bază.

În trecut, proiectanții de îmbinări s-au bazat pe inginer pentru a le furniza informațiile necesare prin intermediul desenelor adnotate. De cele mai multe ori, forțele transmise nu aveau nicio legătură cu cazurile de încărcare și combinațiile utilizate pentru verificarea conform codului a elementelor propriu-zise. 

Recunosc că am fost unul dintre aceștia. Credeam că zilele în care se folosea momentul maxim cu forța tăietoare maximă și efortul axial maxim (toate rotunjite la cel mai apropiat 25kN/kNm) au trecut. Dar, din păcate, nu au trecut.

Proiectanții de îmbinări necesită aceleași rezultate ale combinațiilor pentru a se asigura că îmbinarea rezistă la TOATE posibilitățile, nu la un caz considerat cel mai defavorabil. Cu toate acestea, este evident că documentarea rezultatelor fiecărei combinații de cazuri de încărcare pentru fiecare element dintr-o îmbinare este plină de riscuri: există un risc suplimentar că valorile (și semnul) ar putea fi greșite. 

Unele soluții pot exporta într-un tabel de calcul precum Microsoft Excel, dar chiar și această abordare va necesita o pregătire suplimentară a datelor pentru a le aduce în formatul corect.

Abordarea noastră

La IDEA StatiCa, am dezvoltat o serie de BIM Links (folosind Checkbot) care conectează soluția noastră de proiectare a îmbinărilor cu un ecosistem de soluții FEA și BIM (CAD). Unii dintre partenerii noștri au dezvoltat, de asemenea, legături din soluțiile lor FEA și BIM către IDEA StatiCa folosind IOM (IDEA Open Model). 

Această metodologie permite partajarea informațiilor și reduce riscul de eroare cu o creștere semnificativă a eficienței. Pentru un inginer, partajarea modelului înseamnă mult mai mult decât un simplu model geometric.

Dar dacă un model de analiză urmează să fie partajat, acesta trebuie să fie și corect și calculabil. 

Ce înțeleg prin calculabil? 

În primul rând, trebuie să se asambleze corect, fără noduri „flotante". Elementele trebuie să se conecteze la nodurile corecte. Poate fi un model simplificat (inginerilor le plac lucrurile simplificate) cu mai multe elemente care se întâlnesc într-un nod desemnat, deși în realitate nu o fac. Elementele ar trebui să fie în planul corect și să nu fie înclinate din cauza unor ipoteze de aliniere greșite. Ar trebui să existe, de asemenea, un echilibru al forțelor, care ar trebui obținut în mod ideal direct din rezultatele analizei.

Dar ce se întâmplă dacă avem atât modelul geometric, cât și modelul de analiză (posibil de la ingineri diferiți)? Există o abordare hibridă pe care o putem utiliza, prin care putem crea două proiecte în IDEA StatiCa folosind geometria dintr-unul și rezultatele analizei din celălalt. Aceasta este abordarea modelului combinat. Aceasta necesită, totuși, ca ambele părți să aibă modele sincronizate cu elementele corecte în locațiile corecte.

Concluzie

Care sunt regulile pe care inginerii ar trebui să le respecte pentru utilizarea eficientă a informațiilor?

1. Modele consistente pentru întregul flux de lucru – elemente plasate corect în toate modelele
2. Modele calculabile – o analiză trebuie să fie posibilă
3. Materialele ar trebui să corespundă regiunii și să fie consistente în toate modelele
4. Dimensiunile secțiunilor ar trebui să fie în mod ideal consistente în toate modelele
5. Evitați utilizarea secțiunilor speciale sau compuse sau documentați-le
6. Lucrați împreună

Informațiile pe care IDEA StatiCa le creează formează baza pentru etapa 3 – Modelare pentru construcție, deoarece alimentează procesul de fabricație, dar utilizează informații dezvoltate din etapele 1 și 2 pentru a avansa proiectarea.

Nu spun că întreaga industrie este astfel. Ne place să credem că suntem înaintea curbei și că nu ne este frică să încercăm lucruri noi. Dar sincer, tot aud același răspuns la provocările legate de fluxurile de lucru existente: „pentru că așa am făcut întotdeauna..."

Există atât de mult mai mult pe care îl putem face ca industrie pentru a evita pierderea de timp și materiale sau pentru a reduce amprenta de carbon a unui proiect. 

Și ca ingineri, putem conduce drumul. Acestea nu sunt idei noi.