Archicad dla inżyniera

Archicad należy do grona narzędzi, które w ostatnich latach przeszły olbrzymie przeobrażenie – stał się interdyscyplinarną platformą wspomagającą projektowanie w technologii BIM. Nie tylko w zakresie architektury, ale również projektowania konstrukcji i modelowania instalacji. W połączeniu z unowocześnionym serwerem BIMcloud jest wielobranżowym centrum współpracy i współdzielenia informacji o projekcie.

Najnowsza wersja programu dostarcza udoskonalonych narzędzi, których zastosowanie wykracza poza zakres pracy architekta. Należy zwrócić uwagę między innymi na:

  • Modelowanie złożonych elementów konstrukcyjnych.
  • Zintegrowany model analityczny powiązany z modelem fizycznym.
  • Porównywanie modeli i śledzenie zmian w projekcie.
  • Koordynacja modeli branżowych z możliwością modelowania lub importu instalacji budynku.
  • Komunikacja i współpraca w oparci o najnowsze standardy OPEN BIM – IFC4 i BCF 2.1.

Modelowanie BIM

Współpracę pomiędzy architektem i konstruktorem ułatwia zastosowanie rozbudowanych narządzi do tworzenia elementów budynku. Możliwość niezależnego konfigurowania poszczególnych segmentów słupów i belek pozwala na tworzenie elementów o różnych typach konstrukcji np. żelbetowej (monolitycznej, prefabrykowanej) lub stalowej. Szczególnie z wykorzystaniem profili złożonych z możliwością ich parametryzacji i definiowaniem rdzenia konstrukcyjnego elementu. Również uzupełnienie dotychczasowych narzędzi o otwory do modelowania przebić i szachtów umożliwia konstruktorowi tworzenie modelu fizycznego wraz z przygotowaniem dokumentacji.

Rys. 1. Modelowanie złożonych elementów konstrukcyjnych.

Elementy modelu oznaczone jako nośne mogą być filtrowane, wyświetlane i eksportowane w celu przekazania do projektanta konstrukcji i utworzenia modelu konstrukcyjnego bez ew. błędów wynikających z powtórnego modelowania. Ten schemat pracy w wersji 24 uzupełniony został poprzez automatyczne generowanie modelu analitycznego co umożliwia zaangażowanie projektanta konstrukcji bezpośrednio w pracę nad modelem fizycznym architektury. Zwłaszcza przy wykorzystaniu serwera BIMcloud zapewniającego jednoczesny dostęp i modyfikację projektu.

Modelowanie branżowe w programie Archicad 24 nie ogranicza się tylko do architektury i konstrukcji. Możliwe jest również modelowania elementów instalacji w celu weryfikacji koordynacji modeli branżowych.

Model analityczny konstrukcji

W programie Archicad 24 konstruktor może nie tylko tworzyć model budynku, ale również przygotować dane do jego analizy konstrukcyjnej. Na podstawie elementów nośnych modelu fizycznego generowany jest automatycznie model analityczny konstrukcji. Jest on również automatycznie aktualizowany w trakcie zmian projektowych. Zgodnie z zasadami mechaniki konstrukcji model analityczny składa się z analitycznych elementów liniowych (1D), np. belki, słupy i analitycznych elementów powierzchniowych (2D), np. ściany, stropy. Model analityczny generowany jest dla elementów modelu fizycznego takich jak słupy, belki, ściany, stropy i połacie dachowe, które mają zdefiniowany rdzeń i włączoną funkcję konstrukcyjną.

Rys. 2. Model fizyczny, rdzeń elementów nośnych i elementy modelu analitycznego.

Parametry ustawień elementów analitycznych umożliwiają elastyczne modyfikacje tak by bez zmiany modelu fizycznego uzyskać jak najlepsze dopasowanie elementów składowych modelu analitycznego. Modyfikacje mogą być wprowadzane automatycznie lub ręcznie. Automatyczne dopasowanie modelu analitycznego zawiera ustawienia uwzględniające wiele typowych sytuacji związanych z koniecznością uproszenia zbyt złożonych połączeń pomiędzy elementami w modelu fizycznym zgodnie z zasadami mechaniki konstrukcji.

Na ilustracji poniżej pokazano przykład automatycznego dopasowania elementów składowych modelu analitycznego.

Rys. 3. Przykłady automatycznego dopasowania modelu analitycznego konstrukcji. Model bez włączonych opcji automatycznego dopasowania (brak połączonych węzłów) i z włączoną opcją (przesunięte płaszczyzny analityczne stropów i dociągnięte elementy analityczne słupów).

Reguły generowania modelu analitycznego

Skonfigurowane wstępnie reguły generowania modelu analitycznego konstrukcji stosowane są automatycznie po każdej zmianie modelu fizycznego. Dostosowują one geometrię i lokalizację elementów analitycznych 1D i 2D oraz definicje zwolnień liniowych lub punktowych.

Elementy analityczne domyślnie generowane są w środku ciężkości przekroju elementu liniowego lub w płaszczyźnie środkowej rdzenia. To domyślne ustawienie można zmieniać ręcznie lub automatycznie przy pomocy reguł generowania modelu analitycznego konstrukcji.

Celem modyfikacji jest zapewnienie poprawności modelu analitycznego i zgodności z zewnętrznymi programami do analizy konstrukcji. Model analityczny konstrukcji jest generowany dla większości rodzajów wymienionych wcześniej elementów konstrukcyjnych np. pochyłych lub zakrzywionych.

Rys. 4. Przykłady modelu analitycznego w wybranych elementach konstrukcji.

W zależności od ustawień wykorzystane mogą być następujące metody modyfikacji modelu analitycznego w regułach dopasowania:

  • Wydłużenie, skrócenie, przesunięcie – dotyczą elementów 1D oraz 2D i pozwalają zapewnić ciągłość pomiędzy węzłami, która jest warunkiem koniecznym dla analizy konstrukcji. Model składający się z niepołączonych elementów analitycznych jest niepoprawny i nie oddaje prawidłowo pracy konstrukcji budowlanej.
  • Zwolnienia punktowe lub liniowe – reguły dla generowania zwolnień punktowych lub liniowych, które umożliwiają matematyczne wymodelowanie pracy konstrukcji składającej się elementów połączonych przegubowo lub ze swobodą przemieszczania się jednych fragmentów konstrukcji względem drugich.
  • Filtrowanie otworów – reguły umożliwiające pominięcie bardzo małych otworów i bardzo wąskich elementów 2D w modelu analitycznym konstrukcji.

Modyfikacje elementów analitycznych mogą być również wprowadzane ręcznie w ustawieniach poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Dla analitycznych elementów 1D i 2D można indywidualnie zdefiniować ich przesunięcie, zmianę długości oraz położenie zwolnień punktowych lub liniowych i ich wartości. Opcje zwolnień punktowych lub liniowych możliwe do zmiany w ustawieniach elementów konstrukcyjnych:

  • dla elementów 1D – wartości przesuwu i obrotu dla zakończeń.
  • dla elementów 2D – wartości przesuwu i obrotu dla krawędzi.

Podpory i łączniki konstrukcyjne

W celu dostosowania do potrzeb tworzenia modelu analitycznego dodane zostały dodatkowe narzędzia takie jak podpory i łączniki konstrukcyjne.

Podpory (matematyczny model więzów zewnętrznych narzuconych na konstrukcję) mogą być tworzone na elementach linowych i powierzchniach 2D. Podpory analityczne można modelować jako sztywne lub sprężyste. Po wstawieniu podpór można dostosować ich właściwości w zakresie przemieszczenia lub obrotu co skutkuje również ich zróżnicowaną reprezentacją graficzną.

Kolejnym dodatkowym elementem są łączniki konstrukcyjne umożliwiające tworzenie dodatkowych połączeń pomiędzy elementami modelu analitycznego w celu uzyskania spójności modelu bez konieczności zmiany położenia elementów analitycznych.

Model analityczny może być w czytelny sposób prezentowany na tle modelu fizycznego. Ustawienia reprezentacji modelu analitycznego umożliwiają zmianę wielkości i wyglądu obiektów analitycznych reprezentujących węzły oraz elementy 1D i 2D.

Współpraca z programami do analizy konstrukcji

Program Archicad dostarcza dwóch metod przekazania modelu analitycznego i współpracy z wybranymi programami do analizy konstrukcji. Opracowany został otwarty format zapisu i przekazywania modelu analitycznego (SAF – Structural Analitical Format) oraz możliwość eksportu w formacie IFC zawierającym klasy elementów analitycznych konstrukcji (funkcja eksperymentalna).

SAF jest opartym o aplikację Excel, otwartym, międzynarodowym schematem zapisu zoptymalizowanym pod kątem przechowywania i udostępniania danych modelu analitycznego konstrukcji pomiędzy aplikacjami do modelowania i analizy konstrukcji.

Format SAF został opracowany przez organizacje i producentów między innymi: SCIA, Graphisoft, Allplan, RISA, FRILO, Strusoft, Axis VM, Dlubal, Sofistik, Cype, SCAD and LIRA land.

SAF obsługuje dwukierunkową współpracę pomiędzy programem Archicad, a aplikacjami do analizy konstrukcji. Model analityczny konstrukcji może zostać użyty do analizy i projektowania w aplikacjach zewnętrznych, które wykorzystują metodę elementów skończonych (MES / FEM).

Serwer BIMcloud jako wielobranżowe centrum informacji

Usługi współdzielenia modeli umożliwiające równoległą pracę nad projektem stanowią najistotniejszy element procesu BIM. W najnowszej wersji Archicada serwer BIMcloud został zmieniony w centrum modeli ułatwiające koordynację i wielodyscyplinarną współpracę między zespołami. Pliki związane z projektem mogą być przechowywane w jednym bezpiecznym miejscu i centralnie zarządzane. Projekty programu Archicad, pliki modułów, dołączone pliki lub pliki notatek w formacie BCF mogą być na bieżąco synchronizowane z zachowaniem ich kolejnych wersji i bezpiecznych zasad dostępu. BIMcloud zapewnia również możliwość śledzenia zmian w projekcie co ułatwia współpracę oraz zrozumienie i weryfikację decyzji projektowych.

Podsumowanie

Wprowadzone w programie Archicad zmiany powodują, że może on stanowić element schematu pracy uwzględniającego zarówno potrzeby architekta jak i projektantów innych branż. Umieszczenie centralnego modelu w usłudze BIMcloud ułatwia komunikację i podejmowanie wspólnych decyzji. Umożliwia jednocześnie wspólną pracę od ogólnej koncepcji do projektu technicznego co zmniejsza liczbę ewentualnych błędów i podnosi jakość projektu.