Uporaba sodobnih pristopov pri projektiranju inženirskih ... · find all the advantages offered to...

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO, PROMETNO INŽENIRSTVO IN ARHITEKTURO

Matic Ledinek

UPORABA SODOBNIH PRISTOPOV PRI PROJEKTIRANJU INŽENIRSKIH OBJEKTOV

Magistrsko delo

Maribor, junij 2017

I

Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija

Magistrsko delo na študijskem programu 2. stopnje UM

UPORABA SODOBNIH PRISTOPOV PRI PROJEKTIRANJU INŽENIRSKIH

OBJEKTOV

Študent: Matic Ledinek

Študijski program: 2. stopnja, Gradbeništvo

Smer: Gradbene konstrukcije

Mentor: doc. dr. Milan Kuhta, univ. dipl. inž. grad.

Somentor: dr. Viktor Markelj, univ. dipl. inž. grad.

Lektor(ica): Ana Šela, mag. prof. slovenskega jezika in književnosti

Maribor, junij 2017

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju dr. Milanu Kuhti,

somentorju dr. Viktorju Marklju za pomoč in

vodenje pri izdelavi magistrskega dela ter podjetju

Ponting d.o.o. za sodelovanje in pomoč pri projektu.

Posebna zahvala gre tudi staršem, ki so mi

omogočili študij ter punci, ki me je podpirala tekom

študija in pri izdelavi magistrskega dela.

IV

UPORABA SODOBNIH PRISTOPOV PRI PROJEKTIRANJU INŽENIRSKIH

OBJEKTOV

Ključne besede: BIM, Revit, Dynamo, Allplan, Civil 3D, Scope, Sofistik, Scia Engineer,

statična analiza, informacijsko modeliranje gradbenih objektov, virtualna realnost, 3D tisk

UDK: 624.04:004.4(043.2)

Povzetek

Magistrsko delo obravnava uporabo sodobnih pristopov in tehnologij za projektiranje inženirskih

objektov na primeru nadvoza. Raziskali smo več programskih orodij ter poskušali najti vse

prednosti, ki nam jih omogoča sodobna programska oprema in morebitne omejitve, ki se

pojavljajo ob delu.

V

THE USE OF MODERN APPROACHES IN DESIGN OF ENGINEERING

STRUCTURES

Key words: BIM, Revit, Dynamo, Allplan, Civil 3D, Scope, Sofistik, Scia Engineer,

statical analysis,, building information modelling, virtual reality, 3D printing

UDK: 624.04:004.4(043.2)

Abstract

The master's thesis deals with the use of modern approaches and technologies for design of

engineering structures on the case of the overpass. We used several software tools and tried to

find all the advantages offered to us by modern software and any restrictions that occur at work.

VI

VSEBINA

1 UVOD ...................................................................................................................... 1

1.1 NAMEN MAGISTRSKEGA DELA IN OMEJITVE ....................................................... 1

1.1.1 Namen magistrskega dela ............................................................................. 1

1.1.2 Omejitve pri izdelavi magistrskega dela ...................................................... 2

1.2 STRUKTURA MAGISTRSKEGA DELA .................................................................... 3

2 INFORMACIJSKO MODELIRANJE OBJEKTOV ......................................... 4

2.1 KONCEPT BIM-A ............................................................................................... 4

2.2 KRATKA ZGODOVINA BIM-A ............................................................................. 6

3 OPIS PROJEKTA .................................................................................................. 9

3.1 SPLOŠNO ............................................................................................................ 9

3.2 TEHNOLOGIJA GRADNJE ................................................................................... 11

3.3 RAČUNSKA ANALIZA KONSTRUKCIJE ............................................................... 12

4 OPIS UPORABLJENIH PROGRAMSKIH ORODIJ ..................................... 13

4.1 REVIT .............................................................................................................. 13

4.1.1 Uporabniški vmesnik .................................................................................. 14

4.1.2 Logika in potek dela ................................................................................... 17

4.1.3 Sistemske družine ........................................................................................ 19

4.1.4 Zunanje družine .......................................................................................... 19

4.1.5 Družine, ustvarjene na mestu ..................................................................... 19

4.2 DYNAMO ......................................................................................................... 20


4.2.2 Vizualno programiranje ............................................................................. 22

4.3 AUTOCAD CIVIL 3D ....................................................................................... 23

4.4 ALLPLAN ......................................................................................................... 25



4.5 SOFISTIK ....................................................................................................... 29


VII


4.6 SCIA ENGINEER ............................................................................................... 34



4.7 SCOPE .............................................................................................................. 37

5 IZDELAVA INFORMACIJSKEGA MODELA OBJEKTA ........................... 38

5.1 MODELIRANJE OBJEKTA S PROGRAMSKIM PAKETOM REVIT ............................. 38

5.1.1 Izdelava modela konstrukcije ..................................................................... 38

5.1.2 Konstruiranje armature .............................................................................. 50

5.1.3 Priprava projektne dokumentacije ............................................................. 55

5.1.4 Izdelava popisov ......................................................................................... 59

5.2 MODELIRANJE OBJEKTA S PROGRAMSKIM PAKETOM ALLPLAN ........................ 61

5.2.1 Izdelava modela konstrukcije ..................................................................... 61

5.2.2 Konstruiranje armature in kablov za prednapenjanje ............................... 68

5.2.3 Priprava projektne dokumentacije ............................................................. 73

5.2.4 Izdelava popisov ......................................................................................... 78

6 RAČUNSKI MODEL IN STATIČNA ANALIZA ............................................ 79

6.1 IZVOZ RAČUNSKEGA MODELA IZ PROGRAMSKEGA PAKETA REVIT ................... 79

6.1.1 SOFiSTiK .................................................................................................... 79

6.1.2 Scia Engineer .............................................................................................. 91

6.2 IZVOZ RAČUNSKEGA MODELA IZ PROGRAMSKEGA PAKETA ALLPLAN .............. 93

6.2.1 SOFiSTiK .................................................................................................... 93

6.2.2 Scia Engineer .............................................................................................. 94

6.3 PRIMERJAVA REZULTATOV STATIČNE ANALIZE ............................................. 104

7 MOŽNOSTI VIZUALIZACIJE OBJEKTA ................................................... 106

7.1 VIRTUALNA REALNOST .................................................................................. 106

7.2 3D TISK ......................................................................................................... 107

8 ZAKLJUČEK ..................................................................................................... 109

8.1 KRATKA PRIMERJAVA UPORABLJENIH PROGRAMOV ...................................... 109

8.2 MOŽNOSTI ZA RAZVOJ ................................................................................... 112

VIII

9 LITERATURA IN VIRI .................................................................................... 113

10 PRILOGE ............................................................................................................ 115

10.1 SEZNAM SLIK ................................................................................................. 115

10.2 SEZNAM GRAFIKONOV ................................................................................... 119

10.3 SEZNAM TABEL .............................................................................................. 119

10.4 KRATEK ŽIVLJENJEPIS.................................................................................... 120

10.5 IZJAVA O AVTORSTVU .................................................................................... 120

IX

UPORABLJENE KRATICE

BIM − Building Information Modeling (informacijsko modeliranje objektov)

CAD − Computer Aided Design

IFC − International Foundation Class

AB − Armirani beton

MEP − Mechanical, Electrical and Plumbing (strojne inštalacije, elektroinštalacije in

vodovod)

SSD − SOFiSTiK Structural Desktop (SSD)

CDB − Central Database (Centralna podatkovna baza)

API − Application Programing Interface

stl − STereo Litography (stereo litografija), format datoteke, ki je široko razširjen

za 3D tisk ter druge aplikacije

re2 − Format datoteke za shranjevanje koordinat točk programa Allplan

Uporaba sodobnih pristopov pri projektiranju inženirskih objektov Stran 1

1 UVOD

V magistrskem delu smo obravnavali sodobne pristope, ki jih omogoča trenutna tehnologija

za projektiranje inženirskih objektov. Raziskali smo več programskih orodij ter skušali

ugotoviti, kakšne so omejitve pri uporabi sodobnih pristopov na področju načrtovanja

inženirskih objektov.

1.1 Namen magistrskega dela in omejitve

1.1.1 Namen magistrskega dela

V sklopu magistrske naloge smo poskušali v največji meri raziskati najsodobnejše pristope

za projektiranje gradbenih konstrukcij. Ker je informacijsko modeliranje objektov (BIM) v

projektiranju projektov visokogradnje že nekoliko uveljavljeno, nam je bil izziv preveriti

možnost implementacije BIM modelirnikov pri projektiranju inženirskih objektov, kjer se

uporaba BIM-a šele uvaja. Z informacijskim modeliranjem objektov ustvarjamo 3D modele

gradbenih objektov, ki vsebujejo poleg geometrijskih podatkov še vrsto drugih informacij.

Naš namen je bil preveriti, do kakšne mere je možno uporabiti trenutne različice BIM

modelirnikov pri projektiranju zahtevnejših oblik, kot jih srečujemo pri visokogradnjah.

Naše mnenje je, da testiranja na realnih primerih vodijo do najboljših rezultatov, saj se ob

tem tudi srečujemo s problemi, ki se pojavljajo v vsakodnevni praksi. Za raziskovanje smo

uporabili projekt za pridobitev gradbenega dovoljenja za nadvoz na avtocestnem odseku

0094 Podlehnik – MPP Gruškovje (Ponting d.o.o., 2012), ki ga je izdelalo podjetje Ponting

d.o.o. na klasičen način z uporabo 2D CAD konstruiranja.

Naš namen je bil izdelati informacijski model objekta, ki bi resnično deloval kot celota in bo

uporaben iz vidika inženirstva in arhitekture. Preizkusili smo učinkovitost BIM

modelirnikov, saj se pri inženirskih objektih srečujemo s konstrukcijskimi elementi

kompleksnejših oblik kot so enostaven nosilec, plošča, stena, ipd. Ker je izbrana konstrukcija

armirano betonska, smo preizkusili tudi konstruiranje armature. Z informacijskim

Stran 2 Uporaba sodobnih pristopov pri projektiranju inženirskih objektov

modeliranjem modeliramo 3D model gradbenega objekta, ki lahko poleg geometrijskih

podatkov vsebuje še veliko ostalih podatkov, kot so materiali, vrste del, cene konstrukcijskih

elementov in materialov, časovne komponente ipd. Razvoj programske opreme kaže tudi na

to, da bo iz informacijskih modelov objektov možno izvoziti tudi računske modele gradbenih

konstrukcij, ki se lahko uporabljajo za statično analizo. Izvoz in uvoz računskih modelov iz

informacijskih modelov za enostavne gradbene objekte med nekaterimi programi že dobro

deluje. Mi smo preverili, kako deluje izvoz računskega modela iz informacijskega modela

za kompleksnejšo geometrijo, kakršna se pojavlja v našem primeru v programe za statično

analizo.

Pri procesu projektiranja gradbenih objektov sodeluje več udeležencev, kar seveda vodi do

dejstva, da imamo opravka z različnimi programskimi orodji. Omenili smo že programe za

statično analizo, obstaja pa še nešteto ostalih programskih orodij, ki se uporabljajo v procesu

projektiranja in izgradnje konstrukcij. Zaradi tega smo preizkusili delovanje izmenjave

podatkov med različnimi programskimi orodji.

Vrednosti inženirskih objektov so neprimerljive napram nekaterim enostavnejšim objektom.

V tujini si je na primer možno ogledati vzorčne hiše, ki jih postavijo podjetja v parkih

vzorčnih hiš. Pri večjih investicijah, med katere spada tudi večina inženirskih objektov, je to

seveda nesmiselno in tudi predrago. Zaradi tega smo raziskali tudi različne načine za prikaz

in vizualizacijo gradbenih objektov, kar omogoča tudi pravočasno odpravo napak in

izboljšanje objektov že v sami fazi načrtovanja, kjer se lahko napake odpravijo hitro in brez

velikih stroškov. Ker informacijski model predstavlja 3D model konstrukcije z dodatnimi

informacijami, lahko ta model uporabimo tudi za izdelavo renderjev, kar je možno že znotraj

večine BIM modelirnikov, lahko pa modele izvozimo v bolj sofisticirane programe za

izdelavo vizualizacij. V sklopu magistrske naloge smo preizkusili izdelavo vizualizacij

znotraj BIM modelirnikov in vizualizacijo stereo panorame v oblaku. Izvozili smo tudi

datoteko primerno za 3D tiskalnike in natisnili maketo gradbenega objekta.

1.1.2 Omejitve pri izdelavi magistrskega dela

Ker je področje uporabnosti BIM-a zelo široko, je dejstvo, da v sklopu magistrskega dela ne

moremo raziskati celotnega področja uporabnosti, zato smo se omejili predvsem na

konstruiranje ter statično analizo. Ker smo za raziskovanje izbrali več programov, kar nam


ponuja več možnosti za uspeh, smo izvedbo določenim stvarem podrobno posvetili, ostale

pa smo le na kratko razložili ali pa tudi opustili.

1.2 Struktura magistrskega dela

Osnova za vse aplikacije, ki smo jih prikazali v sklopu magistrske naloge, je informacijski

model objekta, zato smo v drugem poglavju na kratko predstavili koncept informacijskega

modeliranja objektov ter kratek zgodovinski razvoj BIM-a.

V tretjem poglavju sledi opis projekta, ki smo ga uporabili v sklopu izdelave magistrskega

dela za raziskovanje zmogljivosti trenutnih različic BIM modelirnikov.

V četrtem poglavju smo na kratko predstavili programsko opremo, ki smo jo uporabljali.

Prikazali smo tudi potek dela s posameznimi programskimi orodji.

V petem poglavju je podrobneje predstavljena izdelava informacijskega modela

obravnavanega objekta z dvema različnima BIM modelirnikoma (Revit in Allplan) ter potek

dela s programi.

V šestem poglavju smo obravnavali izvoz računskega modela iz informacijskega modela

objekta v programa za statično analizo (SOFiSTiK in Scia Engineer). Po uvozu smo računski

model dopolnili ter izvedli statično analizo in dimenzioniranje objekta.

V sedmem poglavju smo prikazali nekaj še ne tako uveljavljenih možnosti za vizualizacije

objektov. Predstavili smo uporabo virtualne realnosti ter 3D tiska za vizualizacijo

obravnavanega objekta.

Vse fotografije, ki smo jih uporabili v magistrskem delu in nimajo navedenega vira, smo

ustvarili tekom izdelave informacijskega modela s fotografiranjem ali pa smo jih izdelali z

uporabo računalnika iz prikazov izdelanih informacijskih modelov in zajemanjem slik na

zaslonu.


2 INFORMACIJSKO MODELIRANJE OBJEKTOV

Informacijsko modeliranje objektov ali BIM (Building Information Modeling) je sodoben

pristop na področju projektiranja gradbenih objektov, ki omogoča interoperabilen način

načrtovanja objektov.

2.1 Koncept BIM-a

Živimo v informacijski dobi, ki jo zaznamujeta uporaba računalnikov in interneta, kar se

odraža tudi v gradbeništvu na različne načine. Na področju zasnove in projektiranja

gradbenih objektov je trenutno največji trend uporaba informacijskega modeliranja objektov

(BIM – Building Information Modelling). Na razvitih trgih postaja uporaba BIM-a že

vsakodnevna praksa. Sprva smo se z uporabo BIM-a srečevali predvsem pri projektih

visokogradnje, z razvojem računalnikov in programske opreme pa se principi te tehnologije

selijo tudi na infrastrukturne projekte. BIM je proces, kjer načrtujemo oz. gradimo

informacijski model gradbenih objektov ter kasneje iz njega pridobivamo podatke oz.

informacije (risbe, popisi, stroški itd.), ki jih obdelujemo skozi celoten življenjski cikel

gradbenih objektov. BIM omogoča interoperabilnost različnih udeležencev v fazi

načrtovanja in gradnje objektov, saj vsi udeleženci za svoje delo uporabljajo isti digitalni

model in bazo podatkov, ki ga sproti dopolnjujejo in nadzirajo. BIM modeli gradbenih

objektov lahko vsebujejo poleg tridimenzionalnega modela – torej geometrijskih in

materialnih karakteristik, tudi časovno in finančno komponento. V tem primeru govorimo o

4D in 5D BIM modelih. 6D BIM model vsebuje še šesto dimenzijo pomeni, da vsebuje še

informacije proizvajalcev o elementih in materialih, ki so se oz. se bodo vgradili v objekt,

predvidena vzdrževanja in sanacije ter stroške le-teh. Najbolj enostaven prikaz koncepta

BIM-a in primerjava s klasičnimi načini konstruiranja je prikazana na sliki 2-1.


Slika 2-1: Koncept BIM-a (Braun, et al., 2017)

Glavne koristi, ki jih omogoča vpeljava te tehnologije, so zmanjšanja napak, izboljšava

kvalitete projektov in boljša predvidljivost že v fazi načrtovanja. V tej fazi preprosto

odkrijemo napake in težave, odprava le-teh in spremembe pa so zelo hitre in cenovno

ugodne, saj BIM ponuja digitalni prikaz realnega objekta vključno z vsemi napravami in

inštalacijami. Z uporabo BIM-a najprej »gradimo« virtualno, šele nato pa resnično na terenu.


2.2 Kratka zgodovina BIM-a

Zametki gradbeništva segajo v obdobje do 4000 let pred našim štetjem, ko je bil edini način

gradnje s človeško silo in stihinjskim načrtovanjem, brez kakršnekoli sofisticirane opreme.

Z napredkom tehnologije na vseh področjih se je tudi gradbeništvo izjemno razvilo. V

sodobnem svetu si gradbeništva ne moremo predstavljati brez tehnologije, kot so

visokotehnološki stroji, napredni materiali, merilne naprave ter brez razvoja ved, ki so

pomagale pri napredku gradbeništva. Kljub vsem prej naštetim razlogom pa je izmed

pomembnejših dejavnikov razvoj računalnikov in računalniško podprtega načrtovanja.

Najprej se je razvilo dvodimenzionalno načrtovanje (CAD – Computer Aided Design), tako

so računalniki počasi zamenjali velike mize za tehnično risanje in rapidografe. Uporaba

računalnikov za tehnično risanje je tako danes že nekaj samoumevnega.

V prve dni računalništva in uporabe CAD načrtovanja segajo tudi ideje o konceptih BIM-a.

Kot pri večini novih tehnologij so se koncepti BIM-a najprej razvili na akademski ravni še

preden jih je sprejela industrija.

Medtem ko se je razvoj v ZDA odvijal hitro, sta bila v sovjetskem bloku dva programerska

genija, ki sta zasnovala BIM, kot ga poznamo še danes. Leonid Raiz in Gábor Bojar sta bila

ustanovitelja Revita in ArchiCAD-a. ArchiCAD je bil razvit leta 1982 v Budimpešti na

Madžarskem. Gábor Bojar je bil fizik, ki se je upiral komunistični vladi in začel z zasebnim

podjetjem Graphisoft. Napisal je začetne vrstice kode, sredstva pa je pridobil z zastavljanjem

ženinega nakita in tihotapljenjem Applovih računalnikov skozi železno zaveso. Leta 1984 je

izšel program Radar CH, ki se je kasneje preimenoval v ArchiCAD. ArhiCAD tako velja za

prvo BIM programsko opremo, ki je bila na voljo na osebnem računalniku. Sprva je bila

programska oprema počasna, zato se je moral Bojar spopadati z omejitvami zmogljivosti

osebnih računalnikov. Uporaba ArchiCAD-a se je znatno povečala med leti 2007 − 2011,

predvsem kot orodje za projektiranje stanovanjskih in manjših komercialnih projektov v

Evropi.

Ne dolgo po tem, ko je Graphisoft začel prodajati prve licence programskega paketa Radar

CH, je podjetje Parametric Technology Corporation (PTC), ustanovljeno leta 1985, izdalo

prvo različico programa Pro / ENGINEER v letu 1988, ki je bil namenjen bolj za uporabo v

strojnem inženirstvu. Z znanjem, ki sta ga pridobila z delom na programskem paketu Pro /

ENGINEER, sta se Irwin Jungreis in Leonid Raiz ločila od podjetja PTC in začela razvoj


svoje programske opreme v novoustanovljenem podjetju z imenom Charles River Software

v Cambridgu. Želela sta ustvariti arhitekturno različico programske opreme, ki omogoča

kompleksnejše projekte kot ArchiCAD. Kot prvega uslužbenca sta zaposlila Davida

Conanta, usposobljenega arhitekta, ki je oblikoval začetni vmesnik, ta pa se je obdržal kar

devet izdaj. Do leta 2000 je podjetje razvilo program imenovan Revit. Ime je sestavljenka in

predstavlja spremembo in hitrost (revision and speed). Program je napisan v programskem

jeziku C ++ in omogoča parametrično modeliranje. Leta 2002 je Autodesk kupil podjetje in

začel močno promocijo programske opreme v konkurenci s svojo lastno programsko opremo

Architectural Desktop.

Revit je predstavljal revolucijo v svetu BIM-a z oblikovanjem platforme, ki izkorišča

vizualno programsko okolje za ustvarjanje parametričnih družin, vnesli pa so tudi časovno

komponento, ki omogoča četrto dimenzijo – čas. To omogoča pripravo terminskih planov in

simulacijo v procesu gradnje. Eden od prvih projektov, kjer je bil uporabljen Revit za

projektiranje in pripravo terminskih planov, je bil projekt One World Trade Center na

Manhattnu. Ta projekt je bil končan v seriji ločenih, vendar povezanih BIM modelov

(ArchDaily, 2017).

Trenutni trend je tudi načrtovanje inštalacij in strojnih sistemov v BIM modelih. Zaradi tega

je Autodesk izdal več različic Revita posebej za arhitekte, gradbene inženirje in strojne

inženirje.

V istem času, kot sta izšla programska paketa ArhiCAD in Revit, je nemško podjetje

Nemetschek, ustanovljeno leta 1963, izdalo prvo različico programskega paketa Allplan.

Podjetje je bilo eno izmed prvih podjetij v stroki, ki je začelo uporabljati računalnike za

načrtovanje konstrukcij. Prvotno je podjetje razvilo programske pakete, ki so bili namenjeni

le interni uporabi, leta 1984 pa je izdalo prvo različico programskega paketa Allplan. V času

svojega razvoja so prevzeli kar nekaj podjetij, med drugimi tudi podjetje Graphisoft, ki je

izdalo programski paket ArhiCAD. Med trenutno največja hčerinska podjetja Nemetschek-

a sodijo zraven Graphisofta tudi podjetja Vectorworks, Data Design System, SCIA in

Maxon. Podjetje Nemetschek se tako poleg Autodeska in ostalih vodilnih proizvajalcev

programske opreme za načrtovanje gradbenih konstrukcij uvršča v sam vrh (Nemetschek

GmbH, 2017).


Zaradi široke palete programov, ki jih uporabljajo arhitekti in inženirji, je postalo

sodelovanje oteženo. Z uporabo različnih oblik datotek se s prenosi datotek med programi

izgubljajo informacije BIM modelov, kot so hierarhične in specifične informacije. Zaradi te

neučinkovitosti je bil razvit International Foundation Class (IFC) format datotek v letu 1995.

IFC so odprti in nevtralni formati podatkov, ki jih razvija buildingSMART (neprofitno

podjetje). IFC je shema, ki se uporablja za izmenjavo podatkov informacijskih modelov med

različnimi programi. IFC kot format uporablja navadno besedilno datoteko, ki je resnično

pravi univerzalni format računalniških podatkov. Posamezni proizvajalci programske

opreme za hranjenje podatkov uporabljajo različne binarne oblike datotek, ki najbolj

ustrezajo njihovemu sistemu. Proizvajalci programske opreme zagotavljajo ukaze uvoz in

izvoz IFC, ki uskladi IFC definicije objektov v njihovem CAD sistemu. Trenutno najnovejša

različica IFC formata je IFC 4, ki je sprejet kot ISO 16739 standard (buildingSMART

International Ltd., 2017).

Vse več podjetij se ukvarja tudi z razvojem na področju BIM vizualizacije z uporabo

virtualne in razširjene resničnosti (angl. virtual reality in augmented reality), BIM

modelirniki pa so vse boljši tudi pri izvozu računskih modelov v programe za statično

analizo.


3 OPIS PROJEKTA

Naše raziskovanje smo izvedli na realnem projektu, za kar menimo, da daje najboljše

rezultate, saj smo se tako srečevali tudi z realnimi problemi, ki se pojavljajo v vsakodnevni

praksi.

3.1 Splošno

Nadvoz predstavlja premostitveni objekt na deviaciji 0094-1, 1+6 Draženci – Gruškovje in

križa AC A4 Slivnica – MMP Gruškovje (meja HR) (slika 3-1).

Slika 3-1: Nadvoz 0094-1, 4-1 na avtocesti A4 Slivnica – MMP Gruškovje

Nosilna konstrukcija nadvoza poteka kontinuirano preko devetih polj z naslednjimi

statičnimi razponi:

• 1 x 25,0 m,

• 6 x 32,0 m,

• 1 x 25,0 m,

• 1 x 20,0 m.

Voziščna konstrukcija je armirano betonska prednapeta polna plošča statične višine 1,4 m z

obojestranskima konzolama. Spodnji rob plošče je širok 3,0 m in s poševnim prehodom

preide v konzole dolžine 2,5 m. Skupna širina plošče tako znaša 9,8 m, debelina konzol pa

se linearno spreminja od 45 cm do 22 cm na zunanjem robu (slika 3-2).


Slika 3-2: Prečni prerez prekladne konstrukcije

Prekladna konstrukcija je monolitno povezana s petimi vmesnimi podporami v oseh 3 do 8,

v preostalih vmesnih podporah in na krajnih opornikih pa je podprta z lončnimi ležišči.

Dilatacije konstrukcije so samo na krajnih podpornikih. Vmesne podpore so stebri višin od

4,5 m do 9,4 m, njihov prerez je obojestransko polkrožno zaključen polni prerez z radijem

0,65 m, zunanji tlorisni gabariti pa znašajo 2,3 x 1,3 m (slika 3-3).

Slika 3-3: Prečni prerez podpore - stebra

Vmesne podpore so globoko temeljene na dveh pilotih premera 120 cm na osni razdalji 3,5

m. Dolžine pilotov znašajo od 7,0 m do 15,0 m, segajo pa vsaj 3,0 m v nosilno podlago. Na

vrhu sta pilota povezana z masivno pilotno gredo prereza 1,6 x 1,8 m in dolžine 5,2 m.

Krajna opornika podpor v oseh 1 in 10 sta škatlaste oblike z revizijskim hodnikom pod

dilatacijo ter ustreznim dostopom. Opornika sta temeljena na dveh pilotih premera 120 cm,

na osni razdalji 4,6 m. Dolžina pilotov opornika v osi 1 je 19,0 m v osi 10 pa 8,0 m. Pilotna


blazina krajnih opornikov je dimenzij 7,0 x 3,5 m in debeline 2,2 m. Višina zaledne stene

opornika znaša 2,55 – 2,65 m. Krilo opornika je dolgo 4,5 m, višina pa znaša od 4,0 do 1,5

m. Debelina sten in kril opornika znaša 0,5 m, krila opornika pa so na koncu prečno ojačana

z gredo debeline 0,5 m zaradi konzole krila, ki znaša 1,4 m.

3.2 Tehnologija gradnje

Prekladna konstrukcija je predvidena v litem betonu in se izvede na fiksnem opažu v štirih

gradbenih fazah, ki so zajete na sliki 3-4.

Slika 3-4: Faze gradnje


Prekladna konstrukcija je v vzdolžni smeri prednapeta z desetimi sovprežnimi kabli preseka

19-150 mm2, ki se enostransko napnejo po zabetoniranju vsakokratne gradbene faze in se z

nepomično spojko podaljšujejo 50 % na vsakem delovnem stiku. Globoko temeljenje se

izvede na uvrtanih pilotih premera 120 cm. Hidroizolacija se izvede na prekladni

konstrukciji in na vseh konstrukcijskih elementih, ki pridejo v stik z zemljino (Ponting d.o.o.,

2012).

3.3 Računska analiza konstrukcije

Konstrukcija premostitvenega objekta se analizira na prostorskem modelu s prizmatičnimi

grednimi elementi kot prostorska prednapeta okvirna konstrukcija za analizo vzdolžne smeri

ter na prostorskem MKE modelu lupinaste konstrukcije za analizo prečne smeri in

opornikov. Obtežbe in statična analiza se izvedejo v skladu s predpisi SIST EN.


4 OPIS UPORABLJENIH PROGRAMSKIH ORODIJ

Tekom našega dela smo za dosego končnega rezultata uporabljali več programskih orodij,

kar je tudi običajna praksa v fazi načrtovanja gradbenih objektov. Ker smo več posameznih

procesov izvedli na več različnih načinov ali z različnimi programskimi orodji, smo testirali

tudi prenos podatkov med različnimi programskimi orodji z uporabo IFC formata ter s

pomočjo različnih razširitev programov, ki vsebujejo funkcije, prilagojene za prenos

podatkov med posameznimi programskimi orodji na podlagi API (Application Programming

Interface). Za lažje razumevanje našega dela smo v sledečih poglavjih na kratko povzeli

funkcije uporabljenih programov ter logiko dela z njimi. Opisali smo tudi osnovne dele

uporabniškega vmesnika.

4.1 Revit1

Revit je programsko orodje proizvajalca Autodesk. Je platforma za načrtovanje gradbenih

objektov in pripravo dokumentacije. V Revitu je vsak tlorisni načrt, 2D prikaz, 3D pogled

ali seznam predstavitev informacij iz istega virtualnega modela zgradbe oz. tako

imenovanega informacijskega modela objekta. Ko ustvarjamo informacijski model objekta,

Revit zbira informacije v svoji podatkovni bazi in jih usklajuje v vseh predstavitvah objekta

(pogledih, prerezih, seznamih, popisih, itd.). Vse prej omenjene predstavitve objekta so

avtomatsko posodobljene tudi ob kakršnikoli spremembi informacijskega modela objekta,

ne glede na to, v kateri izmed predstavitev (v pogledu, prerezu, seznamu, ipd.) jo izvedemo.

1 Opis programa in njegove funkcije so povzete po navodilih proizvajalca, ki so dostopna na uradni spletni

strani (Autodesk Inc., 2017)


4.1.1 Uporabniški vmesnik

Osnovni deli uporabniškega vmesnika so prikazani na sliki 4-1 in so označeni z naslednjimi

številkami (postavitev oken ni enaka privzetim nastavitvam):

1. Meni aplikacije

2. Vrstica za hitri dostop

3. InfoCenter

4. Trak z ukazi

5. Opcijska vrstica, ki se aktivira ob ukazu »spremeni«

6. Lastnosti

7. Delovno območje

8. Raziskovalec projekta

9. Vrstica za nadzor pogleda

10. Statusna vrstica

Slika 4-1: Revit – uporabniški vmesnik

Uporabniški vmesnik si lahko uporabnik v določeni meri prilagodi tako, da v največji meri

ustreza njegovim potrebam. V nadaljevanju opisujemo najpomembnejše dele uporabniškega

vmesnika, podrobnejše informacije pa lahko bralec poišče sam, in sicer na spletni strani


proizvajalca programske opreme. Večino ukazov, ki so na razpolago, najdemo na traku z

ukazi (slika 4-2), ki je razdeljen na več zavihkov, med njimi pa najdemo tudi zavihke

»Architecture« (arhitektura), »Structure« (konstrukcija) in »Systems« (sistemi). Ti

združujejo ukaze, značilne za posamezne discipline, s tem pa ustvarjajo tudi večjo

preglednost.

Slika 4-2: Trak z ukazi

Celotna hierarhija projekta je prikazana v raziskovalcu projekta (Project Browser) (slika

4-3), kjer lahko izbiramo različne poglede, popise in sezname, risbe, družine ter skupine, ki

jih vsebuje projekt.

Slika 4-3: Raziskovalec projekta (Project Browser)


V zavihku »Properties« (lastnosti), prikazanem na sliki 4-4, lahko urejamo lastnosti

izbranega elementa oz. družine, pogleda, seznama ali risbe. Predstavitve modela so

prikazane v osrednjem območju uporabniškega vmesnika – delovnem območju.

Slika 4-4: Lastnosti (Properties) družine


Revit v primerjavi z večino Autodeskovih programskih orodij za organizacijo prikaza

elementov ne uporablja plasti (layerjev), ampak ima opcijo »Visibility/Graphics«

(vidnost/grafični prikaz) (slika 4-5), kjer lahko določimo, kateri elementi oz. družine naj

bodo vidni v izbranem pogledu.

Slika 4-5: Nastavitve grafičnega prikaza

4.1.2 Logika in potek dela

Za izdelavo informacijskega modela v Revitu uporabljamo 3 različne vrste elementov, to so:

• Modelni elementi – predstavljajo 3D geometrijo objekta (npr. stene, plošče, cevi,

itd.).

• Podatkovni elementi – pomagajo določiti obseg objekta (npr. osne mreže, višinske

ravni, referenčne ravnine).

• Elementi, specifični za posamezne poglede – so elementi, ki so prikazani le v

pogledih v katerih so bili ustvarjeni (npr. kotirnice, teksti, opisi elementov itd.).


Za lažjo predstavo je na sliki 4-6 prikazana razčlenitev elementov.

Slika 4-6: Razčlenitev elementov v Revitu (Autodesk Inc., 2017)

Najboljša analogija poteku dela z Revitom je sestavljanje Lego kock, kjer si lahko

ustvarjamo poljubne kocke. Informacijski model objekta v Revitu torej gradimo s

sestavljanjem različnih tipov elementov, za njihovo postavitev pa se lahko sklicujemo tudi

na višinske ravni in osne mreže. Določene modelne komponente vsebujejo tudi informacije

o računskem modelu. Vsak element, ki ga vstavimo v projekt, spada tudi v določeno družino

elementov. Ločimo tri različne vrste družin, to so:

• Sistemske družine (»system families«) – so preddefinirane ter shranjene v predloge

in projekte, torej se ne nalagajo iz zunanjih datotek.

• Zunanje družine (»loadable families«) – za razliko od sistemskih datotek so zunanje

družine ustvarjene v modelirniku družin in shranjene v zunanjih datotekah, ki se po

potrebi uvozijo v projekte.

• Družine ustvarjene na mestu (»in-place families«) – družine ustvarjene na mestu so

elementi, narejeni po meri znotraj projekta.

Revitovi elementi

Modelni elementi

Gostitelj

StenePloščeStrehe

Stropovi

Modelne komponente

StenePloščeStrehe

StropoviNosilciStebri

Temelji3D Armatura

Cevi

Podatkovni elementi

Osne mrežeVišinske ravni

Referenčne ravnine

Elementi specifični za posamezne poglede

Elementi za označevanje

Tekstualne opombeOznakeSimboli

Elementi za kotiranje

Detajli

Detajlne črteZapolnjena območja

2D detajlne komponente


Vsi elementi lahko vsebujejo dve različni vrsti parametrov, ki nadzorujejo vedenje in

geometrijo elementov. Prva vrsta parametrov so parametri tipa družine (»type parameters«).

Ti parametri so enaki za vse elemente istega tipa določene družine (uredimo jih lahko z

ukazom »Edit Type« v oknu lastnosti). Druga vrsta parametrov so parametri posameznih

elementov oz. različic nekega tipa družine (»instance parameters«). Ti parametri za razliko

od parametrov tipa družine vplivajo samo na izbran element, tako lahko različni elementi iz

istega tipa družine vsebujejo drugačne parametre. Te parametre spreminjamo v oknu

lastnosti.

Ker je za razumevanje poteka dela z Revitom pomembno razumevanje posameznih družin,

smo v nadaljevanju podrobneje opisali posamezne družine.

4.1.3 Sistemske družine

Sistemske družine vsebujejo vrste družine, s katerimi ustvarjamo osnovne gradbene

elemente, kot so npr. stene, plošče, stopnice ipd. So preddefinirane in shranjene v predloge

in projekte, se ne nalagajo iz zunanjih datotek. Sistemske družine vsebujejo tudi sistemske

in projektne nastavitve, ki vplivajo na delovno okolje.

Sistemskih družin ni mogoče kopirati, spreminjati ali izbrisati, medtem ko lahko dodajamo,

spreminjamo in brišemo tipe zunanjih družin.

4.1.4 Zunanje družine

Za razliko od sistemskih družin so zunanje družine ustvarjene z urejevalnikom družin in

shranjene v zunanjih RFA datotekah, ki jih v projekt uvozimo po potrebi. Uporabniški

vmesnik urejevalnika družin ima enak izgled kot projektni uporabniški vmesnik, vendar

vsebuje drugačne ukaze. Nabor ukazov je odvisen od izbire tipa družine. Zunanje družine

imajo specifične oblike, ki jim lahko predpišemo poljubne parametra tipa ali različice. Kadar

oblikujemo parametrične zunanje družine, jih lahko hitro in enostavno spreminjamo. Zaradi

njihove prilagodljive narave so tudi najpogostejši tip družin, ki jih ustvarjamo v Revitu.

4.1.5 Družine, ustvarjene na mestu

Za izdelavo družin, ustvarjenih na mestu, uporabljamo veliko istih ukazov, kot jih

uporabljamo znotraj urejevalnika družin. Družine, ustvarjene na mestu, lahko kopiramo

znotraj projektov, ne moremo pa ustvarjati ali spreminjati njihovih tipov, kot jih lahko pri

sistemskih in zunanjih družinah.


V kombinaciji z Revitom lahko uporabljamo tudi programsko orodje Dynamo, ki je

platforma za vizualno programiranje. Uporabnost Dynama se pokaže predvsem pri

ponavljajočih se ukazih, kjer si lahko z uporabo vizualnega programiranja v veliki meri

prihranimo čas. Skoraj neizogibna pa je njegova uporaba pri ustvarjanju kompleksnih oblik.

4.2 Dynamo2

Dynamo je programsko orodje proizvajalca Autodesk. Je platforma za vizualno

programiranje. Izraz vizualno programiranje se nanaša na uporabo grafičnega vmesnika, ki

v ozadju ustvarja programsko kodo. Takšen način programiranja je dostopen tako

programerjem kot tudi uporabnikom brez predhodnega znanja programskih jezikov. Vse, kar

je potrebno za začetnika, je poznavanje logike programiranja ter iskanje ukazov v knjižnici

platforme. Dynamo lahko uporabljamo v povezavi z ostalo programsko opremo, kot je na

primer Revit, kjer je Dynamo vgrajen kot vtičnik (slika 4-7), lahko pa ga uporabljamo tudi

samostojno v tako imenovani obliki peskovnika (angl. Sandbox).

Slika 4-7: Dynamo kot vtičnik Revita

Uporabniki Dynama lahko sodelujejo in prostovoljno prispevajo k razvoju knjižnic

programskega orodja kot tudi k razvoju samega programskega orodja. Dynamo nam kot

vtičnik Revita omogoča parametrično modeliranje elementov, saj omogoča vse ukaze, ki jih

najdemo znotraj Revita, poleg tega pa omogoča tudi nekatere funkcije, ki jih znotraj

modelirnika ni možno izvesti. Geometrija, ki jo parametrično programiramo, se z zagonom

napisane oz. grafično ustvarjene programske kode prenese v Revitov modelirnik.


strani (Autodesk inc., 2017)



Osnovni deli uporabniškega vmesnika so prikazani na sliki 4-8 in so označeni z naslednjimi

številkami:

1. Menijska vrstica

2. Orodna vrstica

3. Knjižnica

4. Delovno območje

5. Vrstica za zagon programa

Slika 4-8: Dynamo – uporabniški vmesnik

V menijski vrstici najdemo spustne menije, ki zajemajo osnovne funkcionalnosti programa,

kot je to značilno za programe v okolju Windows. V orodni vrstici najdemo osnovne ukaze,

kot so shrani, odpri, nov dokument, razveljavi, ponovi in posnetek zaslona. V delovnem

območju vizualno ustvarjamo programsko kodo, kot je prikazano v naslednjem podpoglavju.

Elemente, ki jih uporabljamo, lahko najdemo v knjižnici, lahko pa jih poiščemo tudi z

desnim klikom v delovno okolje in vnosom imena. Ustvarjeno programsko kodo lahko

zaganjamo avtomatsko ali ročno. Način zagona programske kode izberemo v vrstici za zagon


programa. Za podrobnejše informacije lahko bralec obišče spletno stran proizvajalca

programske opreme.

4.2.2 Vizualno programiranje

Proces vizualnega programiranja poteka tako, da med sabo povezujemo različna vozlišča, ki

nadomeščajo programsko kodo. Programsko kodo torej kreiramo z vozlišči različnih tipov

in povezavami med njimi. Na sliki 4-9 je prikazan enostavni skript – »programska koda«,

na katerem so označeni osnovni gradniki v procesu vizualnega programiranja.

Slika 4-9: Enostaven program z označenimi osnovnimi gradniki

Vozlišča lahko imajo več vhodnih in izhodnih polj, kot je prikazano na sliki 4-10.

Slika 4-10: Prikaz vhodnih in izhodnih polj vozlišča

Vozlišča

Povezave

Vhodna polja Izhodno polje


Vhodna polja se nahajajo na levi strani vozlišč, izhodna polja pa na desni strani. V vhodna

polja lahko povežemo največ eno povezavo, iz izhodnih polj pa lahko ustvarimo poljubno

število povezav. Uporabljamo lahko vozlišča, ki omogočajo osnovne ukaze programiranja,

kot so na primer logični izrazi, matematične operacije, ustvarjanje seznamov, lahko pa

uporabljamo tudi vozlišča, ki izvajajo naprednejše operacije, kot so na primer ukazi za Revit.

V primeru, da potrebujemo vozlišča za kompleksnejše ukaze, ki jih želimo večkrat

uporabljati, lahko ustvarimo tudi po meri narejena vozlišča in jih shranimo v knjižnico za

nadaljnjo uporabo.

4.3 AutoCAD Civil 3D3

AutoCAD Civil 3D je BIM modelirnik podjetja Autodesk, ki bazira na programu AutoCAD.

Uporablja se predvsem za ustvarjanje digitalnih modelov infrastrukturnih projektov, kot so

ceste, železnice, letališča, upravljanje zemljišč, upravljanje vodnih virov, vodovodna in

kanalizacijska omrežja, itd. AutoCAD Civil 3D nudi ukaze za modeliranje prej naštetih

elementov, lahko pa uporabljamo tudi ukaze, ki jih ponuja AutoCAD.

Uporabniški vmesnik je na prvi pogled podoben uporabniškemu vmesniku programa

AutoCAD, vendar se od tega razlikuje v naboru ukazov, ki jih ponuja. Privzeta konfiguracija

uporabniškega vmesnika prikazana na sliki 4-11 se od programa AutoCAD razlikuje le v

dodatnem oknu z ukazi.

Sestavni deli uporabniškega vmesnika so na sliki označeni s številkami:

1. Meni aplikacije


3. InfoCenter

4. Trak z ukazi

5. Vrstica z zavihki odprtih projektov

6. Okno z ukazi (Toolspace)

7. Delovno območje


strani (Autodesk inc., 2017)


8. Vrstica za izbiro modela ali risb

9. Ukazna vrstica

10. Statusna vrstica

Slika 4-11: AutoCAD Civil 3D – uporabniški vmesnik

Večina elementov, ki jih ustvarjamo, so tako kot pri ostalih obravnavanih BIM modelirnikih

3D objekti, ki poleg geometrije vsebujejo še dodatne lastnosti. Ustvarjeni elementi so

prikazani v drevesni strukturi okna z ukazi. Okno z ukazi je razdeljeno na več zavihkov, s

katerimi lahko dostopamo tudi do nastavitev elementov, ustvarjamo poročila ali pa nove

elemente. Podrobneje programa AutoCAD Civil 3D ne bomo obravnavali, saj smo v sklopu

magistrske naloge uporabljali omejen nabor ukazov, ki smo jih potrebovali za izdelavo trase

ceste in izvoz točk. Program smo uporabljali tudi za pregled dokumentacije projekta, ki so

jo izdelali na podjetju Ponting, pri tem smo tudi uporabljali ukaze programa AutoCAD.

Programa AutoCAD prav tako ne bomo podrobneje opisovali, saj gre za enega najbolj

razširjenih programskih orodij in na podlagi tega predvidevamo, da bralec pozna osnovne

funkcije programskega orodja.


4.4 Allplan4

Allplan je BIM modelirnik, ki ga je razvilo podjetje Nemetschek. Prav tako kot Revit, gre

za platformo za načrtovanje gradbenih objektov in pripravo dokumentacije, kjer je vsak

tlorisni načrt, 2D prikaz ali 3D pogled predstavitev informacij iz istega virtualnega modela

zgradbe oz. tako imenovanega informacijskega modela objekta, ki se ob vseh spremembah

avtomatsko posodablja. Allplan omogoča celoten proces načrtovanja znotraj enotnega

sistema.


Na sliki 4-12 je prikazana privzeta konfiguracija uporabniškega vmesnika, to je

»konfiguracija palet«.

Slika 4-12: Allplan - privzeta konfiguracija uporabniškega vmesnika


strani (Allplan GmbH, 2017).


Privzeta konfiguracija uporabniškega vmesnika sestoji iz naslednjih elementov, ki so

označeni na prejšnji sliki s številkami:

1. Menijska vrstica

2. Orodna vrstica

3. Palete z ukazi

4. Delovno območje

5. Stranska orodna vrstica

6. Statusna vrstica

Uporabnik lahko izbira med privzetimi konfiguracijami uporabniškega vmesnika (»klasična

konfiguracija«, »konfiguracija palet« in »osnovna konfiguracija«), lahko pa si ga

samostojno prilagodi, tako da najbolj ustreza njegovim potrebam in si tako optimizira

delovni proces s programom.

Ukazi so razdeljeni po družinah ukazov, ter nato še po modulih (v privzeti konfiguraciji je

to v paletah z ukazi), znotraj vsakega modula so ukazi dodatno razdeljeni v dve kategoriji

(ustvari in spremeni). Izbiramo lahko med naslednjimi družinami ukazov:

• splošni 2D moduli,

• dodatni moduli,

• arhitektura,

• inženirstvo,

• inženirstvo – pogledi, detajli,

• energija,

• teren,

• cestni detajli,

• vizualizacija,

• frilo statika,

• proizvodi, proizvajalci.



Večina elementov iz nabora družin, razen elementov iz družine 2D moduli, so 3D elementi,

ki jih lahko vstavljamo v 2D ali 3D poglede. V Allplanu si delo organiziramo z uporabo

datotek in plasti (layerjev). Datoteke in layerji lahko imajo štiri stanja, to so: aktivno, aktivno

v ozadju, pasivno in neaktivno. Aktivna je lahko le ena datoteka in plast, število ostalih pa

je poljubno. Vse, kar vnašamo v model, se shrani v trenutno aktivno datoteko, pri tem pa

lahko za vsak element izberemo svojo plast. Datotekam lahko dodelimo tudi referenčne

ravnine, ki jih ustvarimo z upraviteljem ravni, ob modeliranju posameznih elementov pa

lahko uporabljamo sklice na te ravnine. Plasti lahko izbiramo ročno, lahko pa nastavimo

avtomatsko izbiranje plasti glede na izbran ukaz, kjer se plast spremeni ob izbiri ukaza. Za

razčlenitev projekta lahko uporabljamo strukturo zgradbe ali strukturo načrtov, kjer datoteke

dodelimo posameznim strukturnim nivojem, načrtom, pogledom ali prerezom. To

organizacijo datotek upravljamo z ukazom odpri v odvisnosti od projekta (slika 4-13).

Slika 4-13: Odpiranje v odvisnosti od projekta


Prikaz elementov v določeni datoteki torej upravljamo s spreminjanjem stanja datotek v

strukturi zgradbe ali strukturi načrtov, prikaz posameznih elementov pa urejamo z

nastavitvami plasti (slika 4-14).

Slika 4-14: Okno za nastavitve plasti

Plastem lahko dodelimo debelino, tip in barvo črte, ki jih program v primeru avtomatskega

dodeljevanja izbere z izbiro plasti oz. ukaza. Obstaja tudi način, kjer lahko tipe črt, polnil in

šrafur določimo glede na izbrano merilo ali tip načrta, vendar tega na tem mestu ne bomo

opisovali.

Ob aktivaciji vsakega ukaza se odpre novo okno z dodatnimi nastavitvami za izbran ukaz,

nabor nastavitev pa je odvisen od ukaza. Na sliki 4-15 je prikazano okno z dodatnimi

nastavitvami za primer nosilca.

Slika 4-15: Dodatne nastavitve za ukaz nosilec


Elementom lahko poleg formata peresa in plasti dodeljujemo atribute, strukturnim in

arhitekturnim elementom pa lahko dodeljujemo tudi bolj specifične arhitekturne lastnosti.

4.5 SOFiSTiK5

SOFiSTiK je programsko orodje proizvajalca SOFiSTiK AG. Je programsko orodje za

statično in dinamično analizo ter dimenzioniranje konstrukcij. SOFiSTiK ponuja več

načinov za modeliranje konstrukcij ter izvajanje ukazov. Program je razdeljen na več

modulov, ki jih lahko neodvisno uporabljamo. Za izmenjavo datotek z določenimi BIM

modelirniki lahko uporabljamo ukaze, ki delujejo na osnovi API.


SOFiSTiK je sestavljen iz več podprogramov in modulov. Vsak modul je namenjen

določenemu procesu, vendar vsi moduli dostopajo do iste podatkovne baze, ki je tudi jedro

programa. Do modulov lahko dostopamo s podprogrami, in sicer na dva načina, grafično ali

z vnosom programske kode v programskem jeziku CANDIP. Shema modulov in njihove

funkcije modulov so prikazane na sliki 4-16.

Za interakcijo med posameznimi moduli lahko uporabljamo SOFiSTiK Structural Desktop

(SSD), kjer lahko uporabljamo tudi grafične čarovnike za posamezne operacije. V kolikor

potrebujemo večjo fleksibilnost in naprednejše funkcije programa, se poslužimo

tekstualnega vnosa, ki ga lahko uporabimo znotraj SSD, lahko pa za tekstualni vnos

uporabimo tekstualni urejevalnik (Teddy), ki ga lahko uporabljamo tudi brez uporabe SSD-

ja. Konstrukcijo lahko prav tako modeliramo z grafičnimi vmesniki (Sofiplus, Revit, Rihno,

čarovniki za modeliranje posameznih konstrukcijskih elementov) ali parametrično – s

tekstualnim vnosom programske kode. Po želji lahko tudi kombiniramo tekstualni vnos in

uporabo grafičnih vmesnikov v katerem koli koraku.

5 Opis programa in njegove funkcije so povzete po navodilih proizvajalca, ki so dostopna v pomoči programa

(SOFiSTiK AG, 2016).


Kot pri večini programov za statično analizo delo poteka s programom SOFiSTiK v treh

ključnih korakih:

• vnos sistema (grafično ali s tekstualnim vnosom),

• analiza konstrukcije in dimenzioniranje,

• pregled rezultatov.

Slika 4-16: Moduli SOFiSTiK-a in njihove funkcije (SOFiSTiK AG, 2016)



V nadaljevanju smo prikazali le uporabniške vmesnike pomembnejših podprogramov

SOFiSTiK-a, ki smo jih uporabljali v sklopu magistrske naloge. Kot smo že omenili, je SSD

grafični vmesnik, v katerem lahko organiziramo drevesno strukturo projekta ter zaganjamo

grafične čarovnike za posamezne operacije ali odpiramo tekstualne datoteke. Uporabniški

vmesnik je prikazan na sliki 4-17.

Slika 4-17: SOFiSTiK Structural Desktop (SSD) – uporabniški vmesnik

Osnovni deli uporabniškega vmesnika na zgornji sliki so označeni z naslednjimi številkami:

1. Menijska vrstica

2. Orodna vrstica

3. Drevesna struktura projekta

4. Delovno območje

5. Tabele

6. Vrstica z odprtimi okni delovnega območja

7. Statusna vrstica


V menijski vrstici najdemo spustne menije, ki zajemajo osnovne funkcionalnosti programa,

kot je to značilno za programe v okolju Windows. V orodni vrstici najdemo osnovne ukaze

(shrani, odpri, nov projekt ipd.) in ukaze za zagon posameznih podprogramov (Animator,

Wingraf, Result Wiever, Report Browser itd.). V drevesni strukturi projekta vstavljamo

posamezne tekstualne datoteke ali čarovnike, s katerimi izvajamo določene operacije. Lahko

ustvarjamo tudi skupine za boljšo organiziranost. V delovnem območju se zaganjajo nekateri

izmed podprogramov (Animator, Teddy), ostali se zaženejo v ločenih oknih. V vrstici z

odprtimi okni delovnega območja lahko preklapljamo med aktivnimi datotekami. V našem

primeru smo za izdelavo računskega modela uporabljali Sofiplus, ki ga lahko odpremo z

ukazom v programu SSD, lahko pa ga zaženemo samostojno. Sofiplus (slika 4-18) je grafični

vmesnik za modeliranje računskega modela. Bazira na programu AutoCAD, kar pomeni, da

lahko uporabljamo tudi vse ukaze tega programa. AutoCAD-ove elemente lahko

uporabljamo kot pomoč pri modeliranju, lahko pa jih z določenimi ukazi tudi pretvarjamo v

konstrukcijske elemente za statično analizo.

Slika 4-18: SOFiPLUS – uporabniški vmesnik


Osnovni deli uporabniškega vmesnika Sofiplusa so označeni z naslednjimi številkami:

1. Meni aplikacije


3. Trak z ukazi aplikacije AutoCAD

4. Vrstica z zavihki odprtih projektov

5. Okno SOFiPLUS

6. Delovno območje

7. Vrstica za izbiro modela ali risb

8. Ukazna vrstica

9. Statusna vrstica

Uporabniški vmesnik je identičen uporabniškemu vmesniku programa AutoCAD Civil 3D,

ki smo ga opisali v poglavju 4.3. Posebnost tega vmesnika je okno Sofiplus, kjer najdemo

različne ukaze posameznih modulov. S Sofiplusom lahko izvajamo določene ukaze

naslednjih modulov:

• AQUA,

• SOFIMSHC,

• TENDON,

• SOFILOAD.

Na sliki 4-16, kjer smo prikazali modularno strukturo SOFiSTiK-a, je možno zaslediti, da je

za izdelavo računskega modela možno uporabiti tudi FEA razširitev za Revit. To je

razširitev, ki v Revitovo vrstico z ukazi doda zavihek »SOFiSTiK« (slika 4-19).

Slika 4-19: Zavihek SOFiSTiK (FEA razširitev za Revit)


V tem zavihku je možno najti ukaz za izvoz računskega modela v CDB, ukaze, kjer določimo

ujemanje materialov, prerezov, obtežb med programoma, ukaze za zagon nekaterih

podprogramov ter ostale nastavitve.

4.6 Scia Engineer6

Scia Engineer je programsko orodje za statično, dinamično analizo in dimenzioniranje

konstrukcij podjetja Nemetschek. Program Scia Engineer poleg izračunov in poročil

omogoča tudi nekatere druge funkcije, med katere spada tudi izdelava načrtov. Za izmenjavo

podatkov z BIM modelirniki lahko uporabljamo format IFC, za določene programe pa

obstajajo tudi razširitve, ki vsebujejo ukaze na osnovi API.


Na sliki 4-20 je prikazana privzeta konfiguracija uporabniškega vmesnika.

Slika 4-20: Scia Engineer - privzeta konfiguracija uporabniškega vmesnika


strani (SCIA nv, 2017).


Privzeta konfiguracija uporabniškega vmesnika sestoji iz naslednjih elementov, ki so

označeni na sliki 4-20:

1. Menijska vrstica

2. Območje z orodnimi vrsticami

3. Drevesna struktura ukazov

4. Delovno območje

5. Okno lastnosti

6. Okno tabel

7. Okno za predogled poročil

8. Ukazna vrstica

Uporabnik lahko izbira med različnimi prikazi uporabniškega vmesnika, lahko pa si ga

samostojno prilagodi tako, da najbolj ustreza njegovim potrebam in si tako optimizira

delovni proces s programom.


Ukazi programa so razdeljeni po kategorijah. Kategorije aktiviramo v nastavitvah projekta

v zavihku »Functionality« (funkcionalnost), kot je prikazano na sliki 4-21, tako se prikažejo

le kategorije, ki jih potrebujemo.

Slika 4-21: Okno nastavitev projekta – zavihek funkcionalnost (Functionality)


Vse aktivirane kategorije ukazov se prikažejo v drevesni strukturi ukazov. Večina ukazov

odpre podokna, kjer nastavimo vse potrebne nastavitve. Lastnosti elementov lahko

spreminjamo tudi v oknu »lastnosti«, kjer se ob izbiri elementov prikažejo njihove lastnosti

in parametri (slika 4-22).

Slika 4-22: Nastavitve parametrov že ustvarjenih elementov v oknu lastnosti (Properties)


Računske modele lahko ustvarjamo z uporabo funkcij programa, lahko pa računske modele

uvozimo tudi iz različnih BIM modelirnikov. Program omogoča prenos podatkov z BIM

modelirniki z uporabo IFC formata, tako lahko uvozimo poljubno geometrijo (volumske

elemente), ki jo lahko s funkcijami programa pretvorimo v linijske ali ploskovne elemente

za računsko analizo. Prenos podatkov je za nekatere programe (Revit, Tekla) mogoč tudi z

uporabo vtičnikov. Po statičnih izračunih in dimenzioniranju, lahko podatke ponovno

izvozimo v BIM modelirnike (spremembe prečnih prerezov, materialov, armaturo, ipd.).

4.7 Scope

Aplikacija Scope podjetja Iris VR je mobilna aplikacija, ki se uporablja za prikaz stereo

panoramskih fotografij z uporabo mobilne naprave. Potrebna oprema za prikaz renderjev v

virtualni realnosti z aplikacijo Scope je ob mobilni napravi še Samsung Gear VR ali Google

Cardboard. Aplikacija podpira panoramske fotografije različnih formatov.


5 IZDELAVA INFORMACIJSKEGA MODELA OBJEKTA

Informacijski model objekta smo izdelali na podlagi projektne dokumentacije (Ponting

d.o.o., 2012), ki je bila izdelana na klasičen način z uporabo 2D CAD konstruiranja. Iz

širokega nabora BIM modelirnikov na tržišču smo se odločili, da preizkusimo dve

programski orodji različnih proizvajalcev, ki se dokaj razlikujeta v poteku dela in logiki

organizacije projekta znotraj programa. Izbrali smo programska paketa Revit in Allplan.

5.1 Modeliranje objekta s programskim paketom Revit

Za dosego končnega cilja smo pri ustvarjanju modela z Revitom uporabljali še nekaj

dodatnih programov:

• AutoCAD Civil 3D,

• Excel,

• Dynamo.

Ustvarili smo nov projekt s predlogo, ki smo jo predhodno ustvarili, tako da smo v projekt

naložili nekatere že ustvarjene družine, ki smo jih potrebovali, ter prilagodili nastavitve. Vse

ostale družine, ki smo jih potrebovali, smo ustvarjali sproti.

5.1.1 Izdelava modela konstrukcije

V prvem koraku smo uvozili teren kot 3D črte, iz katerih smo ustvarili topografsko površino

(slika 5-1).

Slika 5-1: Topografska površina


Nato smo ustvarili osne mreže (slika 5-2) v oseh podpor ter sten opornikov ter višinske

nivoje (slika 5-3). Osne mreže in višinski nivoji so kasneje služili kot referenčne ravnine za

postavitev konstrukcijskih elementov.

Slika 5-2: Osne mreže

Slika 5-3: Višinski nivoji


Za vsak ustvarjen višinski nivo se avtomatsko ustvari tudi nov pogled v raziskovalcu

projekta. Preden začnemo ustvarjati konstrukcijske elemente, moramo imeti v mislih tudi to,

da hkrati ustvarjamo računski model konstrukcije (slika 5-4), kar je pomembno pri izbiri vrst

družin. Le določene vrste družin (stena, plošča, steber, nosilec, temelj) lahko vsebujejo

informacije o računskem modelu konstrukcije, ki so nujne za prenos računskega modela v

določene programe za statično analizo (npr. v našem primeru SOFiSTiK), pri uporabi drugih

programov za statično analizo pa to ni tako bistveno (v našem primeru program Scia

Engineer).

Slika 5-4: Prikaz računskega modela v Revitu

Sledilo je modeliranje pilotov, pilotnih blazin, opornikov ter stebrov, za katere smo

uporabljali sistemske družine (stena, plošča) ter zunanje družine (steber, nosilec). Ker oblike

stebrov ni bilo v naboru predhodno naloženih družin, smo ustvarili dve novi zunanji družini,

ustvarjanje le-teh je opisano v nadaljevanju na primeru prekladne konstrukcije. Za

modeliranje krilnih sten opornikov smo uporabili tudi družino sten ustvarjeno na mestu. Za


postavitev konstrukcijskih elementov smo se sklicevali na predhodno ustvarjene višinske

nivoje, konstrukcijske elemente pa smo pripeli tudi na osne mreže, kar pomeni, da se v

primeru sprememb višinskih nivojev ali osnih mrež konstrukcijski elementi samodejno

premaknejo ali spremenijo dimenzije tako, da ustrezajo referenčnim ravninam. Vsakemu

konstrukcijskemu elementu smo sproti dodelili tudi debelino krovne plasti betona, številko

skupine za izvoz računskega modela v program SOFiSTiK ter fazo gradnje, v kateri je

element ustvarjen. Vsi zgoraj našteti podatki so prikazani na sliki 5-5.

Slika 5-5: Postavitev elementov glede na višinske nivoje in osne mreže

Na podoben način smo na svoja mesta postavili tudi mostna ležišča, ki smo jih ustvarili v

zunanji družini splošnih elementov.


Kot smo omenili, smo opornike ustvarili z uporabo družin stena, plošča in stena ustvarjena

na mestu. Prvotno smo do končne oblike modelirali le krila opornika, kot je razvidno na sliki

5-6.

Slika 5-6: Opornik v osi 1 – začetna oblika

Končni izgled (slika 5-7) smo dosegli z uporabo Booleanovih operacij, tako da smo izrezali

in dodali obliko, ki smo jo ustvarili v zunanji splošni družini. To smo izvedli z uporabo

Dynama, kar bo opisano v nadaljevanju.

Slika 5-7: Opornik v osi 1 – končna oblika


Sledila je izdelava prekladne konstrukcije. Ker nas je zanimal pristop, ki bi bil uporaben za

splošne primere, smo se modeliranja lotili z uporabo vizualnega programiranja s programom

Dynamo, čeprav bi lahko to izvedli znotraj Revita, ker obravnavani nadvoz tlorisno poteka

v premi. Prekladno konstrukcijo smo izdelali na dva načina. S prvim pristopom smo jo

izdelali z uporabo družine nosilcev (Structural Framing), kar nam je omogočilo, da tako

ustvarjena prekladna konstrukcija vsebuje tudi informacije o računskem modelu. Takšen

pristop je omejen na to, da konstrukcijski element poteka v ravnini pod poljubnim naklonom.

Nekaj primerov ravnin, v katerih lahko poteka os tako ustvarjenih elementov, je prikazanih

na sliki 5-8.

Slika 5-8: Primeri ravnin pod različnimi nakloni

V drugem modelu smo prekladno konstrukcijo izdelali kot družino splošnih elementov

(generic model), kar omogoča modeliranje poljubne geometrije. Pomanjkljivost tega pa je,

da ne vsebuje podatkov o računskem modelu, tako da izvoz računskega modela v določene

programe za računsko analizo (v našem primeru SOFiSTiK) ni mogoč.

V prvem pristopu smo najprej izdelali novo družino nosilca. Družina nosilcev spada v

zunanje družine, ki jih ustvarjamo z urejevalnikom družin. Z urejevalnikom družin lahko

ustvarjamo parametrične družine, kakršno smo ustvarili tudi v našem primeru. Prekladno

konstrukcijo smo ustvarili kot 3D geometrijo izvlečeno vzdolž poti, za kar potrebujemo

profil ter pot, vzdolž katere izvlečemo izbran profil. Najprej smo ustvarili referenčne ravnine


(slika 5-9), katerim lahko z uporabo kotirnic določimo pozicije oz. relativne razdalje med

njimi.

Slika 5-9: Referenčne ravnine za ustvarjanje profila 3D geometrije

Kotirnicam lahko določimo parametre (parametre tipa ali parametre različice), ki

kontrolirajo razdaljo med kotiranimi elementi (ravninami, točkami, ipd.). Parametre

upravljamo z ukazom »Family Types« (tipi družine) v urejevalniku družin (slika 5-10).

Slika 5-10: Ukaz tipi družine v urejevalniku družin

Vsakemu parametru moramo določiti:

• ime,

• disciplino (splošno, konstrukcija, HVAC – ogrevanje, prezračevanje in hlajenje,

elektroinštalacije, vodovodne inštalacije in kanalizacija, energija),

• vrsto parametra (parameter tipa ali parameter različice),

• tip parametra (tekst, številka, razdalja, naklon, material itd.),

• skupino parametrov (konstrukcija, dimenzije, tekst, splošno itd.).


Parametrom lahko določamo tudi formule, s katerimi se lahko sklicujemo na že ustvarjene

parametre. Z uporabo takšnega načina smo določili parametre (slika 5-11), ki določajo

geometrijo oz. relativne razdalje med referenčnimi ravninami, ki smo jih ustvarili.

Slika 5-11: Parametri, ki določajo geometrijo prečnega prereza

Ko smo ustvarili vse referenčne ravnine ter vse parametre, smo z ukazom »Sweep« (izvleci

vzdolž poti) ustvarili profil in pot, vzdolž katere naj bo profil izvlečen. Robne točke črt, ki

določajo profil, smo pri tem pripeli na referenčne ravnine, tako da so se točke ob

spreminjanju parametrov premaknile skupaj z referenčnimi ravninami. Družino smo nato

shranili in jo naložili v projekt. Na identičen način smo izdelali še ostale družine, ki smo jih


potrebovali za izdelavo našega modela. Ko smo imeli ustvarjene vse potrebne družine, smo

odprli Dynamo ter ustvarili novo datoteko. Z Dynamom smo najprej ustvarili krivulje (osi),

vzdolž katerih smo nato ustvarili prekladno konstrukcijo za posamezne faze. Podobno smo

izdelali tudi robne vence in asfalt, le da smo pri tem uporabljali druge družine, ki smo jih

prav tako ustvarili z urejevalnikom družin. Za ustvarjanje prekladne konstrukcije smo

uporabili družino, ki smo jo ustvarili v prejšnjem koraku. Primer skripta za ustvarjanje te

konstrukcije je prikazan na sliki 5-12.

Slika 5-12: del skripta za ustvarjanje prekladne konstrukcije v Fazi 3

Vhodni podatki za ustvarjanje krivulje so koordinate točk, skozi katere poteka krivulja. Naša

vhodna datoteka, v kateri so bile shranjene koordinate točk, je bil Excelov zvezek, ki smo

ga ustvarili z izvozom točk iz AutoCAD-a Civil 3D. V omenjenem programu smo na podlagi

projekta (Ponting d.o.o., 2012) ustvarili traso ceste (slika 5-13), iz nje pa smo na izbranih

razdaljah (stacionažah) izvozili koordinate točk v Excelove datoteke za posamezne faze.


Slika 5-13: Trasa ceste ustvarjena s programskim orodjem AutoCAD Civil 3D

Ker ima vsaka predhodna faza prekladne konstrukcije na koncu zob za naleganje naslednjega

segmenta ter površino za sidrišča kablov pod kotom (slika 5-14), je bilo potrebno vsak

segment ustvariti nekoliko daljši, kot je njegova dejanska dolžina, nato pa smo z uporabo

Booleanovih operacij dosegli končno obliko.

Slika 5-14: Oblika prekladne konstrukcije na delovnih stikih

Za postavitev družin in izvedbo Booleanovih operacij smo uporabili Dynamo, saj Revit ne

omogoča postavitve elementov z vnosom koordinat. Skript za postavitev družin in izvedbo

Booleanovih operacij je prikazan na sliki 5-15.


Slika 5-15: Del skripta za postavitev družin in izvedbo Booleanovih operacij

Podoben princip smo uporabili tudi za postavitev izlivnikov, rešetk, uličnih svetilk, ograj ter

izvedbo Booleanovih operacij na opornikih. V kolikor sistematično uredimo skript, lahko

ustvarimo program, ki bo z minimalnimi spremembami zmožen ustvariti mostove, nadvoze

oz. viadukte v zelo hitrem času. Celoten skript, ki smo ga uporabili za izdelavo prekladne

konstrukcije z omenjeno opremo, je precej obširen in je prikazan na sliki 5-16.


Slika 5-16: Celoten skript za ustvarjanje prekladne konstrukcije in opreme

Po končanem modeliranju konstrukcije smo izvedli še modifikacije topografske površine,

kjer smo z uporabo ukazov v zavihku »Massing & Site« (mase in teren) (slika 5-17) ustvarili

izkope in nasipe oz. zasipe skladno s fazami gradnje obravnavanega projekta.

Slika 5-17: Zavihek Massing & Site

Zadnji korak, ki smo ga izvedli, je bilo konstruiranje cevi za odvodnjavanje. Cevi smo

ustvarili z uporabo Revita, in sicer z uporabo ukazov v zavihku »Systems« (sistemi). Najprej

smo ustvarili referenčno ravnino, ki smo jo izbrali kot ravnino v kateri smo risali osi cevi. V

vozlišča cevi smo vstavljali fitinge iz zbirke družin, ki so bile naložene ob inštalaciji

programa. Sistem odvodnjavanja je prikazan na sliki 5-18.


Slika 5-18: Sistem odvodnjavanja

V drugem pristopu smo se lotili izdelave prekladne konstrukcije na način, ki omogoča

modeliranje kompleksnejših oblik (npr. prekladna konstrukcija s prehodnicami in

vertikalnimi zaokrožitvami). Pomanjkljivost takšnega modela napram modelu, ki smo ga

ustvarili s prvim pristopom, je to, da konstrukcijski elementi ne vsebujejo podatkov o

računskem modelu, posledično pa moramo v določenih programih računski model prekladne

konstrukcije ponovno izdelati. Tokrat smo jo izdelali kot družino splošnih elementov, v

kateri smo uporabili ugnezdeno družino, ki je vsebovala prečni prerez prekladne

konstrukcije. Na ta način smo izdelali ločene družine za posamezne faze gradnje. Pri tem

smo ponovno uporabljali Dynamo, s katerim smo v urejevalniku družin postavili prečne

prereze prekladne konstrukcije, jim s formulami priredili dimenzije in jih povezali v telo.

5.1.2 Konstruiranje armature

Glede na to, da so piloti, pilotne grete, stebri in opornika sestavljeni predvsem iz ravnih

elementov z enostavno geometrijo, za katere je konstruiranje armature v obstoječih

modelirnikih že zelo enostavna operacija, nas je zanimalo predvsem, kako bo delovalo

konstruiranje armature za kompleksnejšo geometrijo, kot je v našem primeru prekladna

konstrukcija. Ukaze za ustvarjanje armature najdemo v zavihku »Structure« (konstrukcija).

Ta ukaz lahko aktiviramo le v 2D prikazih. Ob aktivaciji ukaza »Rebar« (armatura) se v

traku z ukazi odpre nov zavihek, v katerem izberemo želene nastavitve za polaganje armature

(slika 5-19). Izberemo lahko ravnino, v kateri bomo položili obliko palice, izbiramo pa lahko

med trenutno delovno ravnino, ravnino, kjer je dosežena krovna plast bližje nam ali ravnino,


kjer je dosežena krovna plast bolj oddaljena. Naslednja je nastavitev orientacije oblike palic.

Ta je lahko vzporedna delovni ravnini, krovnemu sloju ali pa pravokotna na krovni sloj.

Glede na to, kako želimo položiti armaturne palice, lahko izberemo tudi, ali želimo palice

polagati posamično ali pa izberemo njihovo število ali razmak.

Slika 5-19: Ukazi za polaganje armature

Testirali smo konstruiranje armature za prekladno konstrukcijo, ki ima v našem primeru

najbolj kompleksno obliko. Hkrati z zavihkom za izbiro nastavitev polaganja armature se

nam (privzeto) na desni strani odpre tudi okno »Rebar Shape Browser« (raziskovalec oblik

palic) prikazan na sliki 5-20.

Slika 5-20: Raziskovalec oblik palic


V raziskovalcu oblik palic lahko izberemo želeno obliko krivljenja, ki se avtomatsko

prilagodi dimenzijam konstrukcijskega elementa, na katerega se pomaknemo z miško. V

kolikor želimo ustvariti obliko palic, ki je ni v naboru, lahko ustvarimo novo družino oblike

palice ali pa z ukazom »Sketch Rebar« (nariši armaturo) narišemo želeno obliko palice na

mestu. Kot smo omenili, je konstruiranje armature enostavnih elementov z obstoječimi

modelirniki že zelo enostavna operacija, tako je tudi z uporabo Revita.

Da bi najlažje predstavili potek dela konstruiranja armature, smo najprej izbrali enostavnejši

element in sicer pilotno gredo. Za nosilec smo izbrali obliko zaprtega stremena iz nabora v

raziskovalcu oblik palic, določili smo polaganje v oddaljeni ravnini krovnega sloja,

polaganje vzporedno z delovno ravnino, polaganje z maksimalnim razmakom ter

maksimalen razmak. Ko se z miško pomaknemo nad element, se oblika palice prilagodi

dimenzijam elementa, s pomikanjem miške proti različnim robnim črtam elementa pa

izberemo pozicijo kljuk (slika 5-21).

Slika 5-21: Polaganje stremen v pilotni gredi

Ko izberemo pozicijo polaganja palice, program glede na izbran način polaganja zapolni

dimenzije elementa. S klikom na položeno pozicijo palic v poljubnem pogledu lahko

upravljamo območje polaganja, kot je prikazano na sliki 5-22.


Slika 5-22: Modifikacija območja polaganja armaturnih palic

Vse ostale pozicije armaturnih palic lahko položimo na podoben način, ki deluje v vseh

primerih ravnih elementov. V kolikor želimo položiti armaturo v ukrivljenih elementih, kot

je v našem primeru prekladna konstrukcija, pa se moramo poslužiti uporabe vizualnega

programiranja ali pa moramo uporabiti vtičnike, ki to omogočajo. V našem primeru smo za

polaganje oblike palic vzdolž krivulje uporabili vtičnik »SOFiSTiK Reinforcement

Detailing«, s katerim smo vzdolž izbrane krivulje položili obliko krivljenja, ki smo jo

narisali na mestu (slika 5-23).


Slika 5-23: Polaganje oblike palic vzdolž krivulje

Nadaljnje konstruiranje armature z Revitom smo opustili, saj smo za polaganje ene pozicije

palic v prekladni konstrukciji porabili ogromno časa. Razlog za to je, da Revit v primeru

kompleksnejše geometrije, kot je v našem primeru prekladna konstrukcija, za risanje oblike

palice v prečnem prerezu potrebuje veliko procesorsko moč. Čeprav smo za delo uporabljali

glede na trenutne razmere dober računalnik (Procesor Intel Core i7-4700HQ, Nvidia

GeForce GT 750M, 16GB RAM), je bila procesorska moč računalnika premajhna, kar se je

odražalo v tem, da smo morali ob vsakem kliku počakati kar nekaj časa, da smo lahko izbrali

novo točko. Kable za prednapenjanje bi lahko ustvarili kot prilagodljive družine z zadostnim

številom točk, vendar tega nismo izvajali, saj bi bilo to zelo zamudno zaradi veliko dela z

Dynamom.


5.1.3 Priprava projektne dokumentacije

Eden izmed bistvenih procesov konstruiranja je izdelava projektne dokumentacije na podlagi

katere se izvede gradnja objekta. Ko zaključimo modeliranje objekta sledi proces, v katerem

pripravimo projektno dokumentacijo. Vse poglede, ki smo jih ustvarili tekom modeliranja

konstrukcije, lahko uporabimo za izdelavo risb, lahko pa ustvarimo tudi nove poglede, v

kolikor so potrebni. Poglede najprej opremimo z elementi, ki so specifični za posamezne

poglede – torej so vidni le v pogledih, v katerih so ustvarjeni (kotirnice, detajlne črte, šrafure,

teksti, ...), določimo vidnost elementov, nastavimo tipe črt, vstavimo detajle itd. Ko

pripravimo vse poglede, jih prenesemo na liste in postavimo na želeno pozicijo, kot je

prikazano na vzorčnem primeru na sliki 5-24.


Slika 5-24: Priprava risbe


Vsakemu pogledu, ki smo ga prenesli na list, nastavimo želeno merilo izrisa, s tem pa se

avtomatsko prilagodijo vse dimenzije pogleda. Liste oz. okvirje in glave risbe ustvarimo z

urejevalnikom družin. Seznam ustvarjenih listov najdemo v raziskovalcu projekta v

kategoriji »Sheets« (listi), kot je prikazano na sliki 5-25.

Slika 5-25: Raziskovalec projekta - listi

Med pripravljanjem pogledov za izdelavo risb smo naleteli na težavo s kotiranjem prekladne

konstrukcije. S horizontalnim kotiranjem prečnega prereza nismo imeli težav, saj nadvoz

poteka v premi, na težave pa smo naleteli pri vertikalnem kotiranju točk. V Revitu je možno

kotirati le določene referenčne točke elementa, kar pomeni, da ni možno ustvariti referenčnih

točk kotirnic s klikom v prazno polje. Ob izbiri referenčnih točk, kot je prikazano z rdečimi

puščicami na sliki 5-26, so kotirnice zamaknjene, ob tem pa so nepravilne tudi kotirane

dolžine. Težavi se lahko izognemo tako, da narišemo 2D črte, kot smo to storili za razširitev

robnega venca na območju podpore (2D črte smo označili z modrimi puščicami), vendar pa

je takšen način zamuden, saj moramo prerez ponovno narisati ročno. Alternativna možnost

je tudi uporaba družin za detajle, kjer v naprej pripravimo družino s prerezom, ki ga vstavimo

v pogled, vendar pa to kljub temu pomeni dvojno delo. Naslednji alternativni pristop bi bil

tudi izvoz podatkov v druge programe (npr. AutoCAD), kjer bi končali izdelavo risb, vendar

pa se s tem prav tako izgubi avtomatizem in prednosti BIM-a.


Slika 5-26: Kotiranje in maskirna območja

Naslednja pomanjkljivost je, da v prerezih, ki so ustvarjeni iz elementov, ni mogoče skriti

oz. izklopiti posameznih črt. Črte lahko prekrijemo z ukazom »Masking Regions« (maskirna

območja), kot je prikazano na zgornji sliki. Z uporabo maskirnih območij nastanejo robne

črte maskirnega območja, kar pomeni, da moramo z maskirnim območjem zapolniti celotno

površino in s tem prekrijemo vse črte znotraj območja, morda tudi črte, ki jih želimo ohraniti.


5.1.4 Izdelava popisov

Različne popise/sezname lahko ustvarimo z ukazom »Schedules« (popisi), ki se nahaja v

zavihku »View« (pogled). Izbiramo lahko med popisom količin, grafičnim popisom stebrov,

popisom materialov, seznamom načrtov, seznamom opomb in seznamom pogledov (slika

5-27).

Slika 5-27: Izbira vrste popisov

Ko izberemo želeno vrsto popisa, moramo določiti polja (stolpce), ki jih želimo zajeti v

popisu. Ustvarjamo lahko tudi formule, ki iz izbranih parametrov računajo nove vrednosti.

Na takšen način lahko izračunamo tudi ocene stroškov. Primer popisa, v katerem smo zajeli

vse elemente družine nosilcev (»Structural Framing«), je prikazan na sliki 5-28.


Slika 5-28: Popis nosilcev s količinami


5.2 Modeliranje objekta s programskim paketom Allplan

Za izdelavo informacijskega modela z Allplanom nismo potrebovali dodatne programske

opreme, saj programsko orodje zagotavlja vse ukaze, ki smo jih potrebovali. Ustvarili smo

nov projekt, za katerega nismo uporabili nobene preddefinirane predloge, saj so te

prilagojene projektom visokogradnje.

5.2.1 Izdelava modela konstrukcije

Najprej smo ustvarili strukturo zgradbe, tako da smo ustvarili strukturne nivoje ter jim

dodelili datoteke, ki smo jih uporabljali za delo (slika 5-29). Ker v našem primeru ne

uporabljamo nadstropij, smo strukturo zgradbe izkoristili za to, da smo zgradbo razčlenili na

posamezne faze gradnje.

Slika 5-29: Struktura zgradbe


V ustvarjen projekt smo uvozili koordinate točk terena, na podlagi katerih smo ustvarili

topografsko površino. Točke terena lahko uvozimo z uporabo tekstualne datoteke formata

re2, ki vsebuje koordinate točk ločene z vejico.

V naslednjem koraku smo izdelali proste ravnine na območjih konstrukcijskih osi – skladno

s projektom (Ponting d.o.o., 2012), te pa smo nato uporabili kot referenčne ravnine za

višinsko postavitev elementov (pilotov, pilotnih gred in stebrov), kot je prikazano na

sliki 5-30.

Slika 5-30: Proste ravnine kot referenčne ravnine za postavitev elementov

Konstrukcijske elemente, prikazane na zgornji sliki, smo ustvarili z uporabo ukazov modula

»arhitektura«. Stebre in pilote smo ustvarili z uporabo ukaza »steber«, pilotne grede z

ukazom »nosilec«, opornike pa smo ustvarili z ukazi »plošča«, »stena« ter uporabo ukazov

3D modelirnika v modulu »dodatni moduli«.

Prekladno konstrukcijo smo ustvarili z »modelirnikom mostov in nizke gradnje«, ki je

prikazan na sliki 5-31.


Slika 5-31: Modelirnik mostov in nizke gradnje

Okno modelirnika mostov in nizke gradnje je razdeljeno na več podoken, kjer imamo

ustvarjene podatke prikazane na več načinov. Območja, ki so na zgornji sliki označena s

številkami, prikazujejo naslednje podatke:

1. Točke trase s koordinatami točk

2. Tlorisni prikaz trase

3. Pogled trase v izometriji

4. Prečni presek v izbrani točki

5. Vzdolžni prerez ustvarjene trase s prikazanimi točkami trase

Modelirnik mostov in nizke gradnje se nahaja v modulu »dodatni moduli«. Za izdelavo

prekladne konstrukcije z modelirnikom mostov in nizke gradnje potrebujemo traso ceste.

Traso ceste lahko izdelamo z uporabo modelirnika mostov in nizke gradnje, lahko pa jo

uvozimo iz datoteke, ki vsebuje podatke o trasi ceste. V našem primeru smo traso ceste

ustvarili z ukazi v modulu »teren«, nato pa smo izvozili datoteko re1, v katero Allplan shrani

podatke trase ceste. To datoteko smo uvozili v modelirnik mostov in nizke gradnje. Tako

smo uvozili horizontalen potek trase. Na podoben način bi lahko uvozili tudi podatke o

vertikalnem poteku trase. Vertikalni potek trase lahko določimo tudi z uporabo modelirnika


mostov in nizke gradnje z določitvijo višin posameznih točk, lahko pa ga določimo tudi z

določitvijo radijev vertikalnih zaokrožitev. Uvožena trasa vsebuje točke, iz katerih je bila

trasa ustvarjena. V kolikor potrebujemo dodatne točke, jih lahko ustvarimo. Z ukazom

»vstavi novo definicijo preseka« (slika 5-32) smo začetnim točkam dodelili prečne prereze

prekladne konstrukcije.

Slika 5-32: Ustvarjanje definicije preseka

Definicijo preseka lahko ustvarimo z uporabo predhodno definiranih variant presekov, lahko

pa ustvarimo poljubno definicijo preseka z vstavljanjem točk. V našem primeru smo

definicijo preseka ustvarili z uporabo predhodno definirane definicije preseka (slika 5-33),

nato pa smo jo dopolnili z dodatnimi točkami, da smo dosegli potrebno geometrijo (slika

5-34).


Slika 5-33: Predhodno definirana varianta preseka

Slika 5-34: Končna oblika definicije preseka

Definicijo preseka smo določili le za prvo točko trase, saj v tem primeru program privzame

enako definicijo preseka za vse nadaljnje točke. V kolikor se prečni prerez vzdolž trase

spreminja, moramo definirati vmesne definicije preseka. V primeru, da definiramo preseke

v dveh točkah, med katerima je še nekaj dodatnih točk, program vmesne prereze izračuna z

interpolacijo. Ker v našem primeru prehod med presekom prekladne konstrukcije v polju in

presekom na območju opornika ni zvezen, poleg tega pa smo želeli modelirati ločene 3D

elemente za prekladno konstrukcijo, robne vence in asfalt, smo ustvarili kopije trase ter

ustvarili pripadajoče preseke. Ustvarjeno traso smo z ukazom »izvozi traso« izvozili v

aktivno datoteko, saj s tem program ustvari 3D telesa, ki jih kasneje z zaporedjem ukazov


pretvorimo v splošna 3D telesa, ki jih lahko poljubno obdelujemo. Elemente, ustvarjene z

modelirnikom mostov, smo kopirali v ločene datoteke za večjo preglednost. Ustvarjena 3D

telesa smo dodatno obdelali z uporabo Booleanovih operacij. Ukazi za izvedbo Booleanovih

operacij se nahajajo v modulu »dodatni moduli« v zavihku »3D modelirnik«. Na ta način

smo prekladno konstrukcijo ločili na posamezne gradbene faze, združili smo prekladno

konstrukcijo na območju podpornika z ostalo geometrijo ter robnim vencem dodali razširitve

na območju podpor. Vsem 3D telesom smo dodelili tudi ustrezne atribute ter splošne

arhitekturne lastnosti, ki so potrebne za pravilno izdelavo popisov.

Ograje smo ustvarili z ukazom »ograja«, kjer smo v oknu »lastnosti« določili geometrijo

ograje (višine, razmake, prereze, izgled elementov ograje, itd.), kar je prikazano

na sliki 5-35.

Slika 5-35: Določitev geometrije ograje


Ko smo določili osnovno geometrijo ograje, smo z izbiro točk določili še pot, po kateri naj

bo ustvarjena ograja.

Ležišča in luči smo uvozili iz Revita z uporabo IFC formata, saj bi v nasprotnem primeru

morali ponovno izdelovati 3D model luči in ležišč. Na ta način uvoženi elementi so ohranili

vrednosti parametrov in geometrijo, vendar parametri več ne kontrolirajo geometrije, temveč

so le atributi elementa. V kolikor bi v sklopu modeliranja z Allplanom želeli uporabljati

prilagodljive (pametne) elemente, bi lahko takšne elemente (v Allplanu imenovane Python

parts) ustvarili s pomočjo programskega jezika Python, vendar tega v sklopu magistrske

naloge nismo obravnavali. Informacijski model izdelan s programom Allplan je prikazan na

sliki 5-36.

Slika 5-36: Informacijski model objekta izdelan z Allplanom


5.2.2 Konstruiranje armature in kablov za prednapenjanje

Kot smo omenili že pri prikazu konstruiranja armature s programskim paketom Revit, so

piloti, pilotne blazine, stebri in opornika sestavljeni predvsem iz vertikalnih in ravnih

elementov z enostavno geometrijo, za katere je konstruiranje armature v obstoječih

modelirnikih že zelo enostavna operacija. Tudi v tem primeru nas je zanimalo predvsem,

kako bo delovalo konstruiranje armature za kompleksnejšo geometrijo, kot je v našem

primeru prekladna konstrukcija. Za konstruiranje armature najprej ustvarimo asociativne

poglede in prereze, ki so 2D projekcije in prerezi 3D geometrije. Asociativne poglede in

prereze ustvarimo z ukazi v modulu »inženirstvo – pogledi, detajli«. Te poglede in prereze

uporabljamo za ustvarjanje in polaganje oblik palic. V nadaljevanju je prikazan potek

konstruiranja armaturnih palic, konstruiranje armaturnih mrež pa v sklopu magistrske naloge

ni prikazano, saj so se za armiranje prekladne konstrukcije uporabljale le armaturne palice.

Ustvarjanje armature poteka s sosledjem določenih ukazov, ki jih najdemo v modulu

»inženirstvo«. Začetni ukaz je »oblika palice« (slika 5-37), s katerim lahko ustvarimo

poljubno obliko palice, lahko pa uporabimo vnaprej definirane oblike palic (U – streme,

zaprto streme, ravna palica, itd.). S tem ukazom določimo tudi krovne plasti betona, ki so

lahko različne za posamezne krake palice.


Slika 5-37: Izbor oblike palice

Izbrano obliko palice nato postavimo na želeno mesto v asociativnem prerezu ali pogledu.

V kolikor imamo aktivirano opcijo vnosa »razširitev na robovih opaža«, se oblika palice

avtomatsko prilagodi dimenzijam elementa. Sledeči ukaz je »opis«, ki se aktivira avtomatsko

ob zaključku ukaza »oblika palice«, s tem ukazom pa dodamo opis palic, kateremu določimo

želene informacije. Sledi ukaz »polaganje oblike palice«, s katerim položimo obliko palice


v ravnih elementih, v našem primeru pa smo ta ukaz preklicali ter uporabili ukaz »izvleci

palice vzdolž poti«, ki omogoča polaganje več izbranih palic vzdolž poljubne krivulje. Ukaz

omogoča tudi izbiro transformacij oz. vrtenja izbranih oblik palic, kjer lahko izbiramo med

možnostjo, ki oblikam palice fiksira orientacijo, jih zavrti le okoli z-osi, ali pa izvede

poljubno rotacijo oblik palic. Pred izbiro ukaza »izvleci palice vzdolž poti« smo z uporabo

predhodnih ukazov ustvarili vse potrebne oblike palic v prečnem prerezu. Izdelana armatura

na prej opisan način je v 3D pogledu prikazana na sliki 5-38.

Slika 5-38: Armatura prekladne konstrukcije prikazana v 3D pogledu

Ko položimo oblike palic, lahko postavitve kotiramo z uporabo ukaza »kotiranje, opis

polaganja«, pri tem pa lahko izbiramo več načinov kotiranja ter izberemo želene informacije

opisa palic. Z uporabo ukaza »skupni izvlek« ali »delni izvlek« lahko izdelamo prečni prerez,

kot je prikazan na vzorčnem primeru na sliki 5-39.

Slika 5-39: Vzorčni primer dela armaturne risbe prečnega prereza


Na enak način smo ustvarili tudi armaturne risbe v ostalih pogledih. Z nekaj kliki lahko

ustvarimo tudi armaturne izvlečke, poročila z oblikami krivljenja armaturnih palic ter

seštevke mas armature za aktivne datoteke.

Allplan omogoča tudi konstruiranje kablov za prednapenjanje. Ukaz za izdelavo kablov za

prednapenjanje najdemo v modulu »dodatni moduli (mostovi in nizka gradnja)«. Geometrijo

kablov za prednapenjanje izdelamo tako, da z 2D krivuljami predhodno izdelamo ločeno

geometrijo horizontalnega in vertikalnega poteka kablov, te krivulje razdelimo na več delov

ter izvozimo točke, ki jih združimo v re2 datoteki. To datoteko uporabimo za določitev

geometrije v ukazu natezni element (slika 5-40).

Slika 5-40: Določanje geometrije kablov za prednapenjanje


Z izbiro zavihkov ukaza »natezni element« določimo geometrijo vseh elementov (tulec,

trobenta, špirala, sidrna plošča in sidrni objekt), nato pa kable položimo na ustrezno mesto.

Ustvarjeni kabli za prednapenjanje so prikazani na sliki 5-41.

Slika 5-41: Kabli za prednapenjanje v prekladni konstrukciji


5.2.3 Priprava projektne dokumentacije

Priprava projektne dokumentacije je podobno kot v Revitu proces, kjer pripravimo

projekcije modela, jih kotiramo in dopolnimo, da so primerne za izdelavo načrtov. Ker v

Allplanu za modeliranje uporabljamo projekcije in poglede modela, ki se ne shranjujejo na

način kot v Revitu, moramo projekcije, ki jih želimo postaviti na načrte, ustvariti z uporabo

različnih ukazov. Allplan omogoča izdelavo več različnih tipov prerezov in pogledov. Prvi

tip pogledov in prerezov so asociativni pogledi in prerezi, ki smo jih omenili že pri

konstruiranju armature. Naslednji tip so pogledi in prerezi, ki jih ustvarjamo v strukturi

zgradbe, pri tem pa določimo datoteko, v kateri naj bodo izdelani (slika 5-42).

Slika 5-42: Pogledi in prerezi, ustvarjeni v strukturi zgradbe (odpiranje v odvisnosti od projekta)

Potek tako ustvarjenih prerezov določimo z ukazom »določi potek prereza« v modulu

»arhitektura (splošno: strehe, ravnine, prerezi)«. Nato v strukturi zgradbe izberemo

datoteko, v kateri želimo izdelati prerez ter izberemo ukaz »izdelaj prerez«. Odpre se okno

(slika 5-43), v katerem moramo določiti risarske datoteke in plasti, s tem določimo kateri


elementi naj bodo prikazani v prerezu, potek prereza, prikaz površinskih elementov, merilo,

itd. V kolikor izberemo opcijo »samodejno posodobi«, se prerezi samodejno posodabljajo v

primeru kakršnih koli modifikacij modela. V kolikor to opcijo izklopimo, lahko prerez še

vedno ročno posodabljamo, ta možnost pa nam omogoča tudi brisanje in urejanje črt prereza,

saj je tako ustvarjen prerez sestavljen iz 2D črt in ni povezan z modelom, kar pomeni, da

spreminjanje tako ustvarjenega prereza ne spreminja modela konstrukcije.

Slika 5-43: Izdelava prereza

S potrditvijo nastavitev program izdela prerez, ki ga postavi v izbrano datoteko. Poglede

ustvarjamo na podoben način, le da pri tem ne potrebujemo poteka prereza. Naslednji tip

prereza je »prerez vzdolž poljubne krivulje«. Takšen prerez lahko izdelamo z ukazom

»prerez vzdolž poljubne krivulje« v modulu »dodatni moduli (mostovi in nizka gradna)«,


kjer vnesemo podobne informacije kot pri ustvarjanju prej omenjenih prerezov. Posebnost

teh prerezov je to, da pri ustvarjanju takšnih prerezov nismo omejeni na ravne črte, ampak

je lahko potek prereza poljubna krivulja. Od prejšnjih tipov prerezov se ta tip prereza

razlikuje tudi v tem, da prerezom ne moremo določiti globine gledanja, kar pomeni, da so v

prerezu prikazani le elementi, ki jih potek prereza reže (ni prikazanih skritih robov).

Z ukazi v modulu »splošni 2D moduli« ustvarimo še tekste, kotirnice ter po potrebi

dopolnimo prereze z 2D elementi, šrafurami ali polnili. V Allplanu lahko kotiramo poljubne

točke, zato pri izdelavi načrtov nismo imeli težav, kot so se pojavljale z uporabo Revita. V

kolikor uporabljamo stile površin in črt, ki se prilagajajo merilu ali tipom načrta, nam to

omogoča tudi avtomatsko spreminjanje prikazov projekcij glede na naše potrebe, v

nasprotnem primeru moramo to prilagajati ročno. Na sliki 5-44 je prikazan prečni prerez

konstrukcije na območju ene izmed podpor, ki smo ga pripravili na prej opisane načine.

Slika 5-44: Prečni prerez konstrukcije na območju podpore


Ko pripravimo vse datoteke do končne oblike, preklopimo delovno okolje v način za

pripravo risbe. S tem se avtomatsko aktivira tudi sklop ukazov »priprava in izris risbe«. V

tem načinu ima spremenjeno funkcijo ukaz »odpri v odvisnosti od projekta«, kjer urejamo

strukturo in imena risb, ter izbiramo aktivne risbe za prikaz (slika 5-45).

Slika 5-45: Odpiranje v odvisnosti od projekta: risbe

Z ukazi »nastavi stran«, »okvir risbe« in »legenda, glava risbe« nastavimo potrebno velikost

lista za tisk, vstavimo okvir risbe in glavo. Nato vstavimo elemente risbe z izbiro datotek ter

jih postavimo na želeno pozicijo na listu. Na opisan način smo ustvarili vzorčni načrt

prikazan na sliki 5-46. Program omogoča tudi vrsto drugih ukazov za pripravo in

modifikacijo risb, vendar tega podrobneje ne bomo opisovali.


Slika 5-46: Vzorec risbe


5.2.4 Izdelava popisov

Program omogoča izdelavo seznamov in popisov količin materialov, armature, površin, itd.

Popise in sezname ustvarimo z ukazoma »poročila« in »legenda« v modulu »arhitektura«.

Izbiramo lahko med popisi količin, lahko pa izbiramo tudi med popisi različnih vrst del, ki

smo jih določili kot splošne arhitekturne lastnosti. Primer popisa količin, ki je primeren za

izvoz v program Allplan BCM, je prikazan na sliki 5-47.

Slika 5-47: Popis količin, primeren za izvoz v program Allplan BCM

Z uporabo Allplana ni možna izdelava ocen stroškov, za ta namen lahko uporabimo na

primer program Allplan BCM, Nevaris itd., vendar v sklopu magistrske naloge tega nismo

raziskovali, ker bi s tem preveč povečali obseg magistrske naloge.


6 RAČUNSKI MODEL IN STATIČNA ANALIZA

Namen magistrskega dela je bil preveriti možnosti uporabe informacijskega modela v

programih za statično analizo, s čimer lahko v veliki meri prihranimo čas, saj nam ni

potrebno posebej izdelovati računskega modela. Seveda je uporaba takšnega prenosa

podatkov smotrna, v kolikor je računski model iz informacijskega modela objekta dovolj

natančen, ter za izvedbo analize ni potrebno izvesti velikega števila modifikacij, kar bi lahko

pomenilo, da bi za modifikacije potrebovali več časa kot za izdelavo novega računskega

modela. Za statično analizo smo uporabili programa SOFiSTiK in Scia Engineer. Obstajata

dva različna načina prenosa podatkov med programi. Prvi je prenos podatkov z uporabo IFC

formata, kjer prenašamo volumske elemente, z vsemi pripadajočimi »inteligentnimi«

informacijami, drugi način pa je prenos na podlagi API (Application Programming

Interface), kjer uporabljamo vtičnike programov, ki zagotavljajo ukaze, prilagojene za

prenos med posameznimi programi.

6.1 Izvoz računskega modela iz programskega paketa Revit

6.1.1 SOFiSTiK

Kot smo omenili, v Revitu hkrati z ustvarjanjem modela konstrukcije ustvarjamo tudi

računski model konstrukcije z elementi, ki to omogočajo (stene, plošče, nosilci, stebri in

temelji). Prikaz računskega modela v Revitu lahko vklopimo z ukazom

»Visibility/Graphics« (vidnost/grafični prikaz). Z uporabo vtičnika SOFiSTiK FEA

razširitev za Revit, ki je API vmesnik, lahko uporabljamo Revit kot modelirnik računskega

modela za delo s SOFiSTiK-om. To pomeni, da lahko računski model, ustvarjen v Revitu,

izvozimo v Sofistikovo bazo podatkov (CDB). Revit nam omogoča tudi ustvarjanje različnih

elementov računskega modela (podpore, kinematične zveze), prilagajanje računskega

modela ter ustvarjanje kategorij obtežb, obtežnih primerov in obtežb. Zaradi oblike delovnih

stikov med gradbenimi fazami smo morali dele prekladne konstrukcije ustvarili daljše kot je

njihova končna dolžina po izvedbi Booleanovih operacij, kar je bilo opisano v poglavju 5.1.

Booleanove operacije ne vplivajo na računski model, kar pomeni, da so se linije računskega

modela prekrivale, kot je prikazano na sliki 6-1.


Slika 6-1: Prvoten računski model prekladne konstrukcije

Računski model smo v Revitu prilagodili tako, da smo končne točke linij računskega modela

prekladne konstrukcije prestavili na pozicijo delovnega stika, tako da sta se konca linijskih

elementov stikala (slika 6-2).

Slika 6-2:Prilagojen računski model v Revitu


V Revitu bi lahko ustvarili tudi kinematične zveze, vendar smo te kasneje ustvarili z uporabo

Sofiplusa. Razlog za to je bolj praktična izdelava kinematičnih zvez v Sofiplusu, saj le-ta

izdela eno kinematično vez, ki ima preprečene izbrane prostostne stopnje, Revit pa za vsako

preprečeno prostostno stopnjo ustvari svojo vez. V Sofiplusu smo ustvarili tudi kategorije

obtežb, obtežne primere in obtežbe, čeprav bi lahko te ustvarili tudi v Revitu. Računski

model izvozimo v CDB z uporabo ukazov v zavihku »SOFiSTiK« (slika 6-3).

Slika 6-3: Sklop ukazov FEA Extension v zavihku SOFiSTiK

Računski model izvozimo z ukazom »Export« (izvozi), pred tem pa lahko uredimo še

definicije materialov, prerezov in tipov obtežb. Z ukazi »Matierial Mapping«, »Section

Mapping« in »Action Mapping« uredimo definicije, tako da določimo ujemajoče materiale,

prereze in tipe obtežb med obema programoma. V omenjenem zavihku najdemo tudi druge

ukaze, med katerimi so na primer tudi ukazi za odpiranje Sofistikovih podprogramov.

Računski model smo izvozili v CDB ter odprli SSD, kjer smo ustvarili novi projekt. Tako

izvožen model lahko urejamo oz. dopolnjujemo z uporabo tekstualnega vnosa, vendar to v

našem primeru lahko povzroča težave nad preglednostjo, saj pri ustvarjanju računskega

modela v Revitu nimamo nadzora nad številkami elementov, saj se generirajo samodejno.

Alternativna možnost, ki smo jo uporabili tudi mi, je izvoz modela v tekstualno datoteko, to

datoteko pa smo uvozili v Sofiplus, kjer smo nadaljevali z dopolnjevanjem računskega

modela. V Sofiplusu smo morali popraviti ekscentričnosti sten opornikov, saj le-te pri izvozu

niso bile upoštevane, kljub temu da smo v Revitu določili ekscentrično postavitev. Dopolnili

smo geometrijo prečnih prerezov, ki ne spadajo med standardne prečne prereze tako, da smo

dodali plasti armature za računsko analizo, vstavili smo točke za preverjanje napetosti ter

ustvarili strižne prereze. Na sliki 6-4 je prikazan prečni prerez prekladne konstrukcije, kjer

smo prilagodili tudi geometrijo prereza, tako da smo za računsko analizo obravnavali

idealiziran prečni prerez brez prečnih naklonov.


Slika 6-4: Prečni prerez prekladne konstrukcije za računsko analizo

Ustvarili smo tudi geometrijsko os z referenčnimi točkami, na katere smo pripeli robne točke

linijskih elementov prekladne konstrukcije. Ob modifikaciji referenčnih točk geometrijske

osi se robne točke elementov niso premikale skladno z referenčnimi točkami. Vzdolž osi

lahko ustvarjamo tudi parametre, ki se spreminjajo glede na določene vrednosti stacionaž.

Na ta način smo želeli ustvariti neefektivne dele prekladne konstrukcije na območjih podpor,

vendar tako ustvarjene spremenljivke niso delovale, zato smo to opustili in računsko analizo

izvedli brez upoštevanja neefektivnih delov prereza. Če bi želeli uporabljati spremenljivke

vzdolž osi bi morali ponovno ustvariti elemente prekladne konstrukcije, ki bi bili povezani

z osjo. Računski model smo dopolnili še s kinematičnimi zvezami, pilotom smo dodelili

profile vrtin, s katerimi smo določili horizontalne togosti zemljine, vstavili smo vzmeti, ki

predstavljajo vertikalno togost temeljenja ter ustvarili geometrijo kablov za prednapenjanje.

Materiale, prečne prereze, profile vrtin, sisteme za prednapenjanje in osi je možno upravljati

v zavihku »System« (sistem) okna Sofiplus (slika 6-5).


Slika 6-5: Zavihek sistem (System) okna Sofiplus

Pri ustvarjanju profilov vrtin je možno nastaviti splošne parametre, parametre osnega in

prečnega temeljenja. Osne togosti temeljenja smo v našem primeru nadomestili z vzmetmi

na konici pilotov. Na sliki 6-6 je prikazano okno z nastavitvami profila vrtine za prečno

temeljenje.


Slika 6-6: Profil vrtine

V zavihku »System« (sistem) določimo tudi sisteme prednapenjanja. V našem primeru smo

izbrali kable s presekom 150 mm2, ki so sestavljeni iz 19 pramen (slika 6-7).

Slika 6-7: Okno za ustvarjanje sistemov za prednapenjanje


Geometrijo in ostale parametre kablov določimo z uporabo ukazov v zavihku »Prestressing«

(prednapenjanje), ki je prikazan na sliki 6-8.

Slika 6-8: Zavihek prednapenjanje (Prestressing) okna Sofilpus


Geometrijo kablov smo ustvarili z ukazom »PT Editor (Developed Geometry)«, kjer se

ustvarja geometrija kablov s podajanjem relativnih odmikov kabla glede na izbrano

geometrijsko os, kot je prikazano na sliki 6-9.

Slika 6-9: Ustvarjanje geometrije kablov glede na referenčno geometrijsko os

Ko določimo geometrijo kablov, nastavimo tudi ostale parametre prednapenjanja, kot so

sistem prednapenjanja, številka obtežnega primera prednapenjanja, način prednapenjanja,

itd. (slika 6-10).


Slika 6-10: Določanje ostalih parametrov prednapenjanja

Računski model, ki smo ga dopolnili z vsemi omenjenimi elementi (dopolnjeni prečni

prerezi, profili vrtin pilotov, kabli za prednapenjanje, kinematične zveze, vzmeti, itd.), je

prikazan na sliki 6-11.


Slika 6-11: Dopolnjen računski model (Sofiplus)

Ko smo končali dopolnjevanje prereza, smo ustvarili vse obtežbe razen prometnih obtežb,

ki smo jih ustvarili naknadno. Obtežbe smo v Sofiplusu ustvarili z uporabo ukazov za

ustvarjanje linijskih in ploskovnih obtežb. Računski model smo nato izvozili v CDB, delo

pa smo nadaljevali v SSD. Prometno obtežbo smo ustvarili z uporabo čarovnika za prometne

obtežbe (Traffic Loader), kjer smo generirali prometno obtežbo v skladu s standardi SIST

EN 1991-2:2004 vzdolž osi ceste, ki smo jo ustvarili v Sofiplusu. V čarovniku za prometne

obtežbe se ustvarijo fiktivni prometni pasovi, določijo obtežni modeli ter ustvarijo postavitve

obtežnih modelov. Na sliki 6-12 je prikazana postavitev tandemskega sistema prometne

obtežbe.


Slika 6-12: Postavitev tandemskega sistema v čarovniku za prometno obtežbo

Z uporabo tekstualnega urejevaln ika »Teddy« smo vnesli ukaze za izvedbo izračuna lastnih

nihajnih frekvenc in oblik, določili spekter odziva ter izračunali potresne obtežbe. Gradbene

faze smo določili s čarovnikom za gradbene faze (Construction Stage Manager – CSM), kjer

določimo faze gradnje, trajanje posameznih faz gradnje, elementom določimo fazo v

katerem so zgrajeni ali porušeni, določimo aktivacijo obtežb, izvedbo nadvišanja opaža, itd.

Čarovnik za gradbene faze je prikazan na sliki 6-13.


Slika 6-13: Čarovnik za gradbene faze

Nadaljnje ukaze, kot so ustvarjanje kombinacij in dimenzioniranje, smo ustvarili z uporabo

tekstualnega vnosa. Na sliki 6-14 je prikazan primer tekstualnega vnosa za ovojnico obtežnih

primerov lastne teže, ki smo jih ustvarili z uporabo čarovnika za faze gradnje.

Slika 6-14: Tekstualni vnos za izdelavo ovojnice obtežnih primerov lastne teže


Na podoben način smo ustvarili tudi vse ostale ovojnice ter izvedli dimenzioniranje

konstrukcije. Za pregled rezultatov smo uporabljali podprograme WinGraf, Report Browser

in Result Viewer. Na sliki 6-15 je prikazana ovojnica upogibnih momentov zaradi lastne

teže, za katero smo prikazali primer tekstualnega vnosa.

Slika 6-15: Ovojnica upogibnih momentov zaradi lastne teže

Vse ukaze, ki smo jih izvedli z uporabo grafičnih čarovnikov ali podprogramov, bi lahko

izvedli tudi z uporabo tekstualnega vnosa, kar smo omenili že v poglavju 4.5. Rezultate

statične analize smo primerjali z rezultati statične analize v projektni dokumentaciji projekta

(Ponting d.o.o., 2012). Odstopanja med rezultati so bila zanemarljiva.

6.1.2 Scia Engineer

Scia Engineer za razliko od SOFiSTiK-a podpira dva načina prenosa podatkov za izdelavo

računskega modela. Za nekatere programe omogoča izmenjavo podatkov na podlagi API,

podatke pa lahko izmenjujemo tudi z uporabo IFC formata. V primeru izmenjave podatkov

med programoma Scia Engineer in Revitom lahko podatke izmenjujemo na oba načina.

Izmenjave podatkov med programoma Revitom in Scia Engineerjem nismo izvedli zaradi


velikega obsega dela, kar smo omenili že v uvodu. Drugi razlog za neizvedbo izmenjave

podatkov med Revitom in programom Scia Engineer je, da je prenos modela na podlagi API

vtičnika podoben izmenjavi podatkov med programoma Revit in SOFiSTiK, kar je opisano

v poglavju 6.1.1, v kolikor pa podatke izmenjujemo z uporabo IFC formata, je potek

podoben kot pri izmenjavi podatkov med programoma Scia Engineer in Allplanom, kar smo

prikazali v poglavju 6.2.2.


6.2 Izvoz računskega modela iz programskega paketa Allplan

6.2.1 SOFiSTiK

6.2.1.1 Prenos z uporabo IFC formata

Ker za izmenjavo podatkov med Allplanom in Sofistikom ne obstaja noben integriran ukaz

(vtičnik, ki bi deloval na osnovi API), smo posili izvesti izmenjavo podatkov z uporabo IFC

formata. Pri uvozu podatkov Sofistik ni prepoznal nobenega elementa, saj informacijski

model ustvarjen v Allplanu ne vsebuje podatkov za računski model (slika 6-16), kot ga na

primer vsebuje informacijski model objekta ustvarjen v Revitu. Uvoz podatkov iz Allplana

v Sofistik je bil neuspešen, saj pri uvozu podatkov ni bil prepoznan noben element.

Slika 6-16: Neuspešen uvoz IFC podatkov v Sofistik


6.2.1.2 Posreden prenos z uporabo programa Rhino

Ker je bil prenos podatkov iz Allplana v Sofistik z uporabo IFC formata neuspešen, Allplan

pa omogoča izvoz podatkov za program Rhino, ki ga lahko uporabljamo tudi kot modelirnik

računskega modela za program Sofistik, smo preizkusili, ali bi bilo informacijski model

možno izvoziti iz programa Allplan v program Rhino, tega pa nato izvoziti v Sofistik, kjer

bi izvedli računsko analizo. 3D telesa uvožena v program Rihno iz programa Allplan so bila

uvožena kot ploskve, kar je onemogočalo izdelavo ustreznega računskega modela.

Nadaljnjih modifikacij modela, da bi ta bil primeren za izdelavo računskega modela, nismo

izvajali zaradi premajhnega poznavanja programske opreme Rihno.

6.2.2 Scia Engineer

Podatke informacijskega modela, ustvarjenega v programu Allplan, smo v Scia Engineer

izvozili z uporabo IFC 2x3 formata. Ob izvozu elementov iz Allplana se odpre okno, ki

prikazuje število in tipe izvoženih elementov (slika 6-17).

Slika 6-17: Izvoz IFC 2x3 datoteke iz Allplana


V programu Scia Engineer smo ustvarili nov projekt, kjer smo določili osnovne podatke

projekta, tip konstrukcije, model, materiale in standard, kot je prikazano na sliki 6-18.

Slika 6-18: Ustvarjanje novega projekta

V zavihku »Functionality« (funkcionalnost) smo izbrali vse kategorije ukazov, ki smo jih

potrebovali za dopolnjevanje in spreminjanje modela ter statično analizo konstrukcije. Ko

smo prilagodili vse nastavitve projekta, smo uvozili IFC podatke, ki smo jih predhodno

izvozili iz Allplana. Ko uvozimo IFC podatke, se pojavi okno »IFC import report« (poročilo

uvoza IFC podatkov), ki je prikazano na sliki 6-19. V poročilu lahko razberemo število in

tipe uvoženih elementov. V našem primeru smo za betone v Allplanu uporabljali imena, ki

se ne skladajo natančno z imeni v programu Scia Engineer, zato se nam je v poročilu

prikazalo opozorilo za neprepoznane materiale, ki so bili zamenjani s privzetim materialom.

Zato smo morali naknadno spremeniti materiale posameznih elementov. Temu bi se lahko


izognili tako, da bi v Allplanu uporabljali imena, ki se skladajo z imeni materialov v

programu Scia Engineer.

Slika 6-19: Poročilo o uvozu IFC podatkov

Na prej omenjen način uvozimo 3D elemente, ki ne vsebujejo nobenih podatkov o

računskem modelu. V kolikor pri uvozu IFC podatkov izberemo opcijo »Run member

recognizer« (zaženi prepoznavanje elementov), program avtomatsko pretvori elemente tipov

stena, plošča, nosilec in steber v elemente za računsko analizo. Splošne elemente lahko

pretvorimo v računske elemente s funkcijami v kategoriji »BIM Toolbox«, ki omogočajo

pretvarjanje volumskih elementov v računske elemente. Izbiramo lahko med pretvarjanjem

3D geometrije v ploskovne ali linijske elemente za statično analizo. Prekladno konstrukcijo

na sliki 6-20 smo z ukazom »General solid into beam/column« (splošni volumski element v

nosilec/steber), prikazanim na sliki 6-21, pretvorili v linijski element za statično analizo

(slika 6-22).


Slika 6-20: Prekladna konstrukcija, ki smo jo pretvorili v linijski element za računsko analizo

Slika 6-21: Ukaz splošni volumski element v nosilec/steber (General solid into beam/column)


Slika 6-22: Linijski element prekladne konstrukcije za statično analizo

Za učinkovit računski model morajo elementi biti med seboj povezani, saj se v nasprotnem

primeru ukvarjamo z nestabilno konstrukcijo. Zato smo elemente med seboj povezali s

togimi vezmi. Za izdelavo togih vezi smo uporabili ukaze v kategoriji »Structure«

(konstrukcija), s katerimi smo najprej dodali točke (slika 6-23), v katere smo nato povezali

toge vezi (slika 6-24).

Slika 6-23: Dodatne točke, v katere smo povezali toge vezi


Slika 6-24: Računski elementi povezani s togimi vezmi

Na stebrih, kjer so predvidena ležišča, smo pomike sprostili tako, da smo na vrhu stebrov

ustvarili členke, ki smo jim v prostih smereh predpisali minimalne togosti, kot je prikazano

na sliki 6-25. Razlog, da pomikov v smereh, ki jih omogočajo ležišča nismo popolnoma

sprostili, je ta, da je v takšnem primeru pri izračunu program javljal singularnost.

Slika 6-25: Členek na nosilcu z ležiščem


Temeljenje pilotov smo simulirali z vzmetmi, ki smo jih ustvarili vzdolž elementov.

Slika 6-26: Vzmeti, ki predstavljajo togosti temeljne podlage

Z ukazom »General solid into plate/wall« (splošni volumski element v ploščo/steno), ki je

prikazan na sliki 6-27, smo poskušali pretvoriti geometrijo opornikov (slika 6-28) v

ploskovne računske elemente (slika 6-29).


Slika 6-27: Ukaz splošni volumski element v ploščo/steno (General solid into plate/wall)

Slika 6-28: 3D model opornika, ki smo ga poskušali pretvoriti v računski model


Slika 6-29: Pretvorjen 3D model opornika v računski model

Zaradi kompleksne geometrije opornika je bilo pretvarjanje geometrije v računski model

neuspešno. Kljub neuspešni pretvorbi kompleksne 3D geometrije v računski model pa lahko

3D geometrijo uporabimo kot referenčno geometrijo, na podlagi katere lahko ročno

izdelamo računski model opornika.

Z ukazi v kategoriji »Construction stages« (gradbene faze) smo elementom dodelili

gradbene faze, gradbenim fazam pa smo dodelili obtežne primere, v katerih se aktivira lastna

teža elementov za posamezno gradbeno fazo. Obtežne primere smo predhodno ustvarili z

ukazi v kategoriji »Load cases, Combinations« (obtežni primeri, kombinacije). Kabli za

prednapenjanje so uvoženi kot 3D geometrija, za pretvorbo 3D geometrije kablov v računski

model kablov za prednapenjanje pa ne obstaja noben ukaz. Kablov nismo ročno modelirali

zaradi zakompliciranega postopka in manjšega poznavanja programske opreme. Preverili

smo le še rezultate notranjih statičnih količin za ovojnico upogibnih momentov zaradi lastne

teže vseh gradbenih faz (slika 6-30).


Slika 6-30: Ovojnica upogibnih momentov zaradi lastne teže vseh gradbenih faz

Rezultate izračunov notranjih statičnih količin smo primerjali z rezultati, ki smo jih

izračunali z računskim modelom prikazanim v poglavju 6.1.1 ter izračuni iz projekta

(Ponting d.o.o., 2012). Med rezultati so bila le minimalna odstopanja.


6.3 Primerjava rezultatov statične analize

Zaradi boljše preglednosti in lažje primerjave smo rezultate statične analize prikazali v

grafikonu. Med seboj smo primerjali rezultate statičnih izračunov iz programov SOFiSTiK

in Scia Engineer ter rezultate statičnega izračuna iz projekta nadvoza (Ponting d.o.o., 2012).

Za primerjavo smo uporabili rezultate upogibnih momentov zaradi lastne teže konstrukcije.

Primerjali smo minimalne momente podporami (grafikon 6-1) ter maksimalne momente v

poljih (grafikon 6-2).

Grafikon 6-1: Rezultati upogibnih momentov zaradi lastne teže nad podporami

-18000

-16000

-14000

-12000

-10000

-8000

-6000

-4000

-2000

0OS 2 OS 3 OS 4 OS 5 OS 6 OS 7 OS 8 OS 9

Up

ogi

bn

i mo

men

t [k

Nm

]

Rezultati upogibnih momentov zaradi lastne teže nad podporami

SOFiSTiK Scia Engineer Rezultati iz projektne dokumenzacije


Grafikon 6-2: Rezultati upogibnih momentov zaradi lastne teže v poljih

Opazimo lahko, da so najmanjša odstopanja med rezultati, izračunanimi s programom

SOFiSTiK, ter rezultati iz projektne dokumentacije (Ponting d.o.o., 2012), saj je bil za

statično analizo uporabljen enak program. Zaradi minimalnih razlik v modelu so tudi

odstopanja minimalna. Nekoliko večja odstopanja, ki pa so še vedno zanemarljiva, opazimo

pri rezultatih programa Scia Engineer. Razlog za to je predvsem, da smo togost temeljenja

pilotov modelirali z vzmetmi, kar ne daje povsem enakih rezultatov, razlikuje pa se tudi v

tem, da je prekladna konstrukcija, ustvarjena z modelirnikom mostov v Allplanu, sestavljena

iz polilinij, kar pomeni, da imamo namesto krivulje ravne odseke, kar posledično vodi do

odstopanj rezultatov. Nekaj razlik se pojavi tudi zaradi razlik med delovanjem programov.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Polje 1 Polje 2 Polje 3 Polje 4 Polje 5 Polje 6 Polje 7 Polje 8 Polje 9

Up

ogi

bn

i mo

men

t [k

Nm

]

Rezultati upogibnih momentov zaradi lastne teže v poljih

SOFiSTiK Scia Engineer Rezultati iz projektne dokumenzacije


7 MOŽNOSTI VIZUALIZACIJE OBJEKTA

Inženirski objekti spadajo med zahtevne konstrukcije, kar posledično pomeni, da

investicijske vrednosti takšnih konstrukcij dosegajo velike vrednosti. Vizualizacije objekta

lahko v veliki meri pomagajo pri odpravi napak, optimizaciji ter izboljšavah konstrukcije.

Pomembno vlogo igrajo vizualizacije oz. predstavitve objekta na raznih natečajih, pa naj

bodo to fotorealistični renderji, makete ali kaj podobnega. Mi smo raziskali tehnologijo, ki

je na področju vizualizacij oz. predstavitev objektov še v začetni fazi, vendar pa menimo, da

je v njej ogromno potenciala. Posebej pomembno je to, da z uporabo BIM-a ustvarjamo 3D

model, ki ga lahko tudi z enostavnimi in hitrimi postopki prikažemo na vse prej omenjene

načine.

7.1 Virtualna realnost

Za vizualizacijo smo preizkusili renderiranje stereo panoramskih slik, ki jih je možno

prikazati z očali za virtualno realnost. Renderje smo izdelali z uporabo informacijskega

modela ustvarjenega v Revitu, saj bi za njihovo izdelavo iz modela v Allplanu potrebovali

dodatno programsko opremo. Stereo panoramske slike smo izdelali z ukazom »Render in

Cloud« (renderiranje v oblaku), ki je funkcija v naboru Revitovih ukazov. S tem ukazom

izdelan model prenesemo v Autodeskov oblak A360, kjer se izvede renderiranje, rezultat pa

je stereo panoramska fotografija, ki jo lahko uporabimo v različnih aplikacijah. Mi smo

uporabili aplikacijo Scope podjetja Iris VR v kombinaciji z očali Samsung Gear VR. Strojna

oprema za prikaz slike je mobilna naprava, ki jo vstavimo v očala. Program ustvari dve

ločeni fotografiji (slika 7-1), tako da z levim očesom opazujemo levo, z desnim pa desno

fotografijo in tako se ustvari prostorski učinek.


Slika 7-1: Prikaz stereo panoramske fotografije na mobilni napravi

Prednost takšne vizualizacije je predvsem prostorski občutek uporabnika ter občutek za

dimenzije objektov, kar s klasičnimi fotorealističnimi renderji ni mogoče. Pomanjkljivost te

aplikacije je, da se po modelu ni mogoče premikati, lahko le preklapljamo med različnimi

fotografijami, ki smo jih predhodno ustvarili. Obstajajo tudi druge konzole, kot sta na primer

Oculus Rift in HTC Vive, ki z ustrezno programsko opremo mogočajo interakcijo z BIM

modelom.

7.2 3D tisk

3D tisk je tehnologija, ki je vse pogosteje v uporabi. Testirali smo izvoz stl datotek, ki jih

podpira večina 3D tiskalnikov ter natisnili maketo z uporabo plastičnega filamenta. Ker smo

uporabili tiskalnik nižjega razreda, ki ima manjšo delovno površino od dimenzij makete,

smo model natisnili po delih, nato pa jih zlepili skupaj, da smo dobili končno obliko. Na sliki

7-2 so prikazani vsi natisnjeni konstrukcijski elementi nadvoza.


Slika 7-2: 3D natisnjeni konstrukcijski elementi nadvoza

Za izvoz stl datotek smo uporabili informacijska modela, izdelana z obema uporabljenima

modelirnikoma. Iz informacijskega modela izdelanega v Revitu smo najprej izvozili ACIS

geometrijo, ki smo jo nato uvozili v AutoCAD, kjer smo geometrijo razrezali in izvozili

datoteke za tisk. Z uporabo Allplana smo to lahko storili kar znotraj programa. Z obema

programoma je bil izvoz datoteke za 3D tisk uspešen. Natisnjena maketa je prikazana na

sliki 7-3.

Slika 7-3: Maketa nadvoza


8 ZAKLJUČEK

V sklopu magistrskega dela smo uporabljali več programov, s katerimi smo želeli prikazati

uporabnost koncepta BIM-a za inženirske objekte. Menimo, da so trenutne različice

programov dovolj razvite, da se lahko ti programi uporabljajo tudi za inženirske objekte, ki

načeloma predstavljajo bolj zapletene oblike. Z uporabo BIM-a lahko v veliki meri

prihranimo čas. Potrebno je ustvariti model, za katerega potrebujemo nekoliko več časa,

vendar pa so vse nadaljnje operacije, kot je na primer priprava prerezov, pogledov in tlorisov,

enostavne in hitre. Vsakršne spremembe se odražajo v vseh prikazih modela, kar pomeni, da

je za spremembo vseh risb, popisov itd. načeloma potreben le en popravek. S tem zmanjšamo

tudi možnost napak, saj ročni popravki niso potrebni, kjer lahko kaj spregledamo, saj bi

morali popraviti več nepovezanih pogledov. BIM model lahko uporabimo tudi za druge

aplikacije. V našem primeru smo preizkušali predvsem izvoz BIM modelov v programe za

statično analizo. Prikazali smo tudi uporabo virtualne realnosti in 3D tiska kot dva sodobna

načina za vizualizacijo in prikaz 3D modelov. Omenili smo tudi možnost izvoza v programe

za analizo stroškov, izdelavo terminskih planov, obstaja pa še ogromno ostalih možnosti

izvoza in nadaljnje uporabe BIM modelov.

8.1 Kratka primerjava uporabljenih programov

Pri ustvarjanju BIM modela z Revitom smo naleteli na nekaj težav pri ustvarjanju pogledov,

ki bi jih nato lahko uporabili za izdelavo risb. Na težave smo naleteli predvsem pri kotiranju,

kjer se je možno sklicevati le na določene referenčne točke, kar je vodilo do nepravilnih in

zamaknjenih kotirnic. Te težave z Allplanom nismo imeli, saj se lahko za kotiranje

sklicujemo tudi na poljubne točke. Za ustvarjanje pogledov in prerezov, ki jih potrebujemo

za izdelavo risb, se je prav tako bolje obnesel Allplan, saj ponuja več možnosti za urejanje

in nadzor prikazov modela. V Revitu ni bilo možno učinkovito konstruirati armature v

prekladni konstrukciji, ki predstavlja bolj zahtevno geometrijo, medtem ko z enako

konfiguracijo računalnika z uporabo Allplana pri tem nismo imeli težav. Prednost Revita je

možnost uporabe Dynama, ki nam lahko v veliki meri prihrani čas, kadar moramo opravljati

ponavljajoče se operacije. V Dynamu lahko ustvarimo tudi program, ki bi s spreminjanjem

parametrov ustvarjal celotne modele konstrukcij, ki so med seboj podobne. Menimo, da je


modeliranje kompleksnih elementov, kot je v našem primeru poleg prekladne konstrukcije

tudi opornik, lažje z Allplanom, saj ima dobro razvite funkcije za modeliranje poljubne 3D

geometrije. V Revitu je bilo za izvedbo Booleanovih operacij potrebno ustvarjati posamezne

družine, ki smo jih nato prerezali med sabo, združevanje različnih družin pa ne daje takšnih

rezultatov, kot jih je mogoče doseči z uporabo 3D modelirnika v Allplanu. Omeniti je

potrebno tudi to, da smo za izdelavo BIM modela z Revitom potrebovali še nekaj dodatnih

programskih orodij, brez katerih bi s težavo skonstruirali celotno geometrijo, z uporabo

Allplana pa nismo potrebovali nobene dodatne programske opreme. Zaradi boljše

preglednosti smo v tabeli 8-1 še grafično prikazali funkcionalnosti uporabljenih BIM

modelirnikov.

Tabela 8-1: Primerjalna tabela funkcionalnosti uporabljenih BIM modelirnikov

Operacija Revit Allplan

Modeliranje 3D modela konstrukcije

Konstruiranje armature 7

Priprava prikazov modela za izdelavo risb 8

Priprava risb

Izdelava popisov

Izdelava ocen stroškov 9

7 Konstruiranje armature z Revitom je bilo uspešno, vendar smo ga v našem primeru opustili zaradi zelo

počasnega delovanja programa, pri konstruiranju armature v prekladni konstrukciji.

8 Pripravo prikazov modela za izdelavo risb smo označili kot neuspešno zaradi neuspešne izvedbe kotiranja

prekladne konstrukcije, kar je prikazano v poglavju 5.1.3.

9 Za izdelavo ocen stroškov z BIM modelom ustvarjenim z Allplanom bi potrebovali dodatno programsko

opremo (npr. Allplan BCM, Nevaris, Rib iTWO ipd.).


Na podlagi našega raziskovanja lahko zaključimo, da smo pri izdelavi informacijskega

modela nadvoza bili bolj uspešni z Allplanom, saj so pomemben rezultat konstruiranja

ustrezne risbe, ki nam jih z Revitom zaradi neuspešnega kotiranja prekladne konstrukcije ni

uspelo narediti.

Za izmenjavo podatkov s programi za računsko analizo je za Revit več proizvajalcev

programske opreme razvilo API vmesnike za izmenjavo podatkov, med tem ko lahko v

primeru Allplana uporabljamo le IFC format (razen za posamezne elemente, ki jih lahko z

API vmesnikom izvozimo v program Frilo). Prenos modela med Revitom in SOFiSTiK-om

ter Allplanom in Scia Engineerjem je bil uspešen, vendar pa v primeru Allplana in Scia

Engineerja nismo uspeli izvesti pretvorbe opornikov v računski model, zato bi ga bilo

potrebno izdelati ročno. Pri prenosu računskega modela iz Revita v SOFiSTiK smo uspešno

prenesli vse elemente, vendar pa je bilo tudi v tem primeru potrebnih nekaj dodatnih

popravkov. SOFiSTiK v primerjavi s programom Scia Engineer ponuja več svobode, saj

lahko z uporabo tekstualnega urejevalnika »Teddy« izkoristimo več možnosti ukazov ter

nastavitev. Naše poznavanje programa Scia Engineer je sicer slabše kot poznavanje

SOFiSTiK-a, zato nadaljnjih zaključkov in primerjave med programoma ne bomo podajali.

Primerjavo izvoza podatkov v programe za računsko analizo smo grafično prikazali

prikazana v tabeli 8-2.

Tabela 8-2: Primerjalna tabela izvoza BIM modela v programe za statično analizo

Kombinacija programov Prenos

podatkov

Revit – SOFiSTiK

Revit – Scia Engineer 10

Allplan – SOFiSTiK

Allplan – Scia Engineer

10 Prenosa iz programa Revit v program Scia Engineer nismo izvedli, zato ne moremo podati zaključka.


8.2 Možnosti za razvoj

Dejstvo je, da je še veliko možnosti za izboljšave. S prenosom podatkov z IFC formatom se

ohranjajo atributi, vendar pa v primeru prenosa »pametnih« elementov, ki jih lahko

spreminjamo s parametri, le-ti izgubijo te funkcije. Primer takšnih elementov so Revitove

družine, ki jih ustvarimo tako, da se elementi prilagajajo s spreminjanjem parametrov ter

Allplanovi »Smart Part« elementi. Parametri, ki v posameznem elementu vplivajo na

geometrijo ali druge lastnosti, se tako prenesejo le kot atributi. Izboljšati se da tudi API

vmesnike. V primeru izmenjave podatkov med Revitom in Sofistikom je možno prenašati le

določene elemente (stene, plošče, linijske elemente, kinematične zveze, podpore, obtežbe

itd.), poljubne 3D geometrije pa ni mogoče prenesti. Izboljšati se da prepoznavanje geometrij

za pretvorbo elementov v računske modele, saj nam je prav to v programu Scia Engineer

povzročalo težave pri pretvorbi opornikov. Z uporabo novih tehnologij na področjih

vizualizacij, kot je virtualna realnost, lahko še v večji meri odkriva napake že v fazi

načrtovanja. Takšna tehnologija predstavlja povsem novo dimenzijo, ki je s klasičnimi načini

prikazov ni mogoče doseči. Mobilne naprave so že nekaj časa del našega vsakdana, kar

ponuja tudi možnost prenosa BIM modelov na gradbišča, kjer lahko z uporabo mobilnih

naprav pregledujemo projektno dokumentacijo ter 3D modele objektov. S tem se še dodatno

zmanjšajo možnosti napak pri izvedbi gradbenih del. Sodobna tehnologija ponuja ogromno

možnosti za razvoj, ki še niso povsem izkoriščene.


9 LITERATURA IN VIRI

Allplan GmbH, 2017. Allplan’s online help. [Elektronski]

Dostopno na: http://help.allplan.com/Allplan/2017-1/1033/Allplan/index.htm#5464.htm

[Poskus dostopa 12. april 2017].

ArchDaily, 2017. ArchDaily. [Elektronski]

Dostopno na: http://www.archdaily.com/302490/a-brief-history-of-bim

[Poskus dostopa 3. marec 2017].

Autodesk inc., 2017. Civil 3D help. [Elektronski]

Dostopno na: http://help.autodesk.com/view/CIV3D/2017/ENU/


Autodesk inc., 2017. Dynamo learn. [Elektronski]

Dostopno na: http://dynamobim.org/learn/


Autodesk Inc., 2017. Revit Help. [Elektronski]

Dostopno na: http://help.autodesk.com/view/RVT/2017/ENU/

[Poskus dostopa 15. februar 2017].

Autodesk Inc., 2017. Revit Help. [Elektronski]

Dostopno na: http://help.autodesk.com/view/RVT/2017/ENU/

Braun, M., Laufkötter, A. & Hochmuth, M., 2017. Maßgeschneiderte Bauwerke mit BIM,

s.l.: s.n.

buildingSMART International Ltd., 2017. buildingSMART. [Elektronski]

Dostopno na: http://www.buildingsmart-tech.org/specifications/ifc-overview


Nemetschek GmbH, 2017. Nemetschek group, History. [Elektronski]

Dostopno na: https://www.nemetschek.com/index.php?id=31&L=1


Ponting d.o.o., 2012. Projekt za pridobitev gradbenega dovoljenja, Nadvoz 0094-1, 4-1 na

AC ocseku Draženci - MMP Gruškovje. Maribor: Ponting d.o.o..


SCIA nv, 2017. SCIA Engineer 16 Help. [Elektronski]

Dostopno na: http://help.scia.net/webhelplatest/en/

[Poskus dostopa 10 maj 2017].

SOFiSTiK AG, 2016. SOFiSTiK Manual, Version 2016-5, Oberschleissheim, Nemčija:

SOFiSTiK AG.


10 PRILOGE

10.1 Seznam slik

Slika 2-1: Koncept BIM-a (Braun, et al., 2017) .................................................................... 5

Slika 3-1: Nadvoz 0094-1, 4-1 na avtocesti A4 Slivnica – MMP Gruškovje ...................... 9

Slika 3-2: Prečni prerez prekladne konstrukcije .................................................................. 10

Slika 3-3: Prečni prerez podpore - stebra ............................................................................ 10

Slika 3-4: Faze gradnje ........................................................................................................ 11

Slika 4-1: Revit – uporabniški vmesnik .............................................................................. 14

Slika 4-2: Trak z ukazi......................................................................................................... 15

Slika 4-3: Raziskovalec projekta (Project Browser) ........................................................... 15

Slika 4-4: Lastnosti (Properties) družine ............................................................................. 16

Slika 4-5: Nastavitve grafičnega prikaza ............................................................................. 17

Slika 4-6: Razčlenitev elementov v Revitu (Autodesk Inc., 2017) ..................................... 18

Slika 4-7: Dynamo kot vtičnik Revita ................................................................................. 20

Slika 4-8: Dynamo – uporabniški vmesnik ......................................................................... 21

Slika 4-9: Enostaven program z označenimi osnovnimi gradniki ....................................... 22

Slika 4-10: Prikaz vhodnih in izhodnih polj vozlišča .......................................................... 22

Slika 4-11: AutoCAD Civil 3D – uporabniški vmesnik ...................................................... 24

Slika 4-12: Allplan - privzeta konfiguracija uporabniškega vmesnika .............................. 25

Slika 4-13: Odpiranje v odvisnosti od projekta ................................................................... 27

Slika 4-14: Okno za nastavitve plasti .................................................................................. 28

Slika 4-15: Dodatne nastavitve za ukaz nosilec .................................................................. 28

Slika 4-16: Moduli SOFiSTiK-a in njihove funkcije (SOFiSTiK AG, 2016) ..................... 30

Slika 4-17: SOFiSTiK Structural Desktop (SSD) – uporabniški vmesnik .......................... 31


Slika 4-18: SOFiPLUS – uporabniški vmesnik ................................................................... 32

Slika 4-19: Zavihek SOFiSTiK (FEA razširitev za Revit) .................................................. 33

Slika 4-20: Scia Engineer - privzeta konfiguracija uporabniškega vmesnika .................... 34

Slika 4-21: Okno nastavitev projekta – zavihek funkcionalnost (Functionality) ................ 35

Slika 4-22: Nastavitve parametrov že ustvarjenih elementov v oknu lastnosti (Properties) 36

Slika 5-1: Topografska površina ......................................................................................... 38

Slika 5-2: Osne mreže ......................................................................................................... 39

Slika 5-3: Višinski nivoji ..................................................................................................... 39

Slika 5-4: Prikaz računskega modela v Revitu .................................................................... 40

Slika 5-5: Postavitev elementov glede na višinske nivoje in osne mreže ........................... 41

Slika 5-6: Opornik v osi 1 – začetna oblika ........................................................................ 42

Slika 5-7: Opornik v osi 1 – končna oblika ......................................................................... 42

Slika 5-8: Primeri ravnin pod različnimi nakloni ................................................................ 43

Slika 5-9: Referenčne ravnine za ustvarjanje profila 3D geometrije .................................. 44

Slika 5-10: Ukaz tipi družine v urejevalniku družin ........................................................... 44

Slika 5-11: Parametri, ki določajo geometrijo prečnega prereza ........................................ 45

Slika 5-12: del skripta za ustvarjanje prekladne konstrukcije v Fazi 3 ............................... 46

Slika 5-13: Trasa ceste ustvarjena s programskim orodjem AutoCAD Civil 3D ............... 47

Slika 5-14: Oblika prekladne konstrukcije na delovnih stikih ............................................ 47

Slika 5-15: Del skripta za postavitev družin in izvedbo Booleanovih operacij .................. 48

Slika 5-16: Celoten skript za ustvarjanje prekladne konstrukcije in opreme ...................... 49

Slika 5-17: Zavihek Massing & Site ................................................................................... 49

Slika 5-18: Sistem odvodnjavanja ....................................................................................... 50

Slika 5-19: Ukazi za polaganje armature ............................................................................ 51

Slika 5-20: Raziskovalec oblik palic ................................................................................... 51


Slika 5-21: Polaganje stremen v pilotni gredi ..................................................................... 52

Slika 5-22: Modifikacija območja polaganja armaturnih palic ........................................... 53

Slika 5-23: Polaganje oblike palic vzdolž krivulje .............................................................. 54

Slika 5-24: Priprava risbe .................................................................................................... 56

Slika 5-25: Raziskovalec projekta - listi .............................................................................. 57

Slika 5-26: Kotiranje in maskirna območja ......................................................................... 58

Slika 5-27: Izbira vrste popisov ........................................................................................... 59

Slika 5-28: Popis nosilcev s količinami ............................................................................... 60

Slika 5-29: Struktura zgradbe .............................................................................................. 61

Slika 5-30: Proste ravnine kot referenčne ravnine za postavitev elementov ....................... 62

Slika 5-31: Modelirnik mostov in nizke gradnje ................................................................. 63

Slika 5-32: Ustvarjanje definicije preseka ........................................................................... 64

Slika 5-33: Predhodno definirana varianta preseka ............................................................. 65

Slika 5-34: Končna oblika definicije preseka ...................................................................... 65

Slika 5-35: Določitev geometrije ograje .............................................................................. 66

Slika 5-36: Informacijski model objekta izdelan z Allplanom ............................................ 67

Slika 5-37: Izbor oblike palice ............................................................................................ 69

Slika 5-38: Armatura prekladne konstrukcije prikazana v 3D pogledu .............................. 70

Slika 5-39: Vzorčni primer dela armaturne risbe prečnega prereza .................................... 70

Slika 5-40: Določanje geometrije kablov za prednapenjanje .............................................. 71

Slika 5-41: Kabli za prednapenjanje v prekladni konstrukciji ............................................ 72

Slika 5-42: Pogledi in prerezi, ustvarjeni v strukturi zgradbe (odpiranje v odvisnosti od

projekta) ....................................................................................................................... 73

Slika 5-43: Izdelava prereza ................................................................................................ 74

Slika 5-44: Prečni prerez konstrukcije na območju podpore ............................................... 75


Slika 5-45: Odpiranje v odvisnosti od projekta: risbe ......................................................... 76

Slika 5-46: Vzorec risbe ...................................................................................................... 77

Slika 5-47: Popis količin, primeren za izvoz v program Allplan BCM .............................. 78

Slika 6-1: Prvoten računski model prekladne konstrukcije ................................................. 80

Slika 6-2:Prilagojen računski model v Revitu ..................................................................... 80

Slika 6-3: Sklop ukazov FEA Extension v zavihku SOFiSTiK .......................................... 81

Slika 6-4: Prečni prerez prekladne konstrukcije za računsko analizo ................................. 82

Slika 6-5: Zavihek sistem (System) okna Sofiplus ............................................................. 83

Slika 6-6: Profil vrtine ......................................................................................................... 84

Slika 6-7: Okno za ustvarjanje sistemov za prednapenjanje ............................................... 84

Slika 6-8: Zavihek prednapenjanje (Prestressing) okna Sofilpus ........................................ 85

Slika 6-9: Ustvarjanje geometrije kablov glede na referenčno geometrijsko os ................. 86

Slika 6-10: Določanje ostalih parametrov prednapenjanja ................................................. 87

Slika 6-11: Dopolnjen računski model (Sofiplus) ............................................................... 88

Slika 6-12: Postavitev tandemskega sistema v čarovniku za prometno obtežbo ................ 89

Slika 6-13: Čarovnik za gradbene faze ............................................................................... 90

Slika 6-14: Tekstualni vnos za izdelavo ovojnice obtežnih primerov lastne teže ............... 90

Slika 6-15: Ovojnica upogibnih momentov zaradi lastne teže ............................................ 91

Slika 6-16: Neuspešen uvoz IFC podatkov v Sofistik ......................................................... 93

Slika 6-17: Izvoz IFC 2x3 datoteke iz Allplana .................................................................. 94

Slika 6-18: Ustvarjanje novega projekta ............................................................................. 95

Slika 6-19: Poročilo o uvozu IFC podatkov ........................................................................ 96

Slika 6-20: Prekladna konstrukcija, ki smo jo pretvorili v linijski element za računsko analizo

..................................................................................................................................... 97

Slika 6-21: Ukaz splošni volumski element v nosilec/steber (General solid into

beam/column) .............................................................................................................. 97


Slika 6-22: Linijski element prekladne konstrukcije za statično analizo ............................ 98

Slika 6-23: Dodatne točke, v katere smo povezali toge vezi ............................................... 98

Slika 6-24: Računski elementi povezani s togimi vezmi ..................................................... 99

Slika 6-25: Členek na nosilcu z ležiščem ............................................................................ 99

Slika 6-26: Vzmeti, ki predstavljajo togosti temeljne podlage .......................................... 100

Slika 6-27: Ukaz splošni volumski element v ploščo/steno (General solid into plate/wall)

................................................................................................................................... 101

Slika 6-28: 3D model opornika, ki smo ga poskušali pretvoriti v računski model ........... 101

Slika 6-29: Pretvorjen 3D model opornika v računski model ........................................... 102

Slika 6-30: Ovojnica upogibnih momentov zaradi lastne teže vseh gradbenih faz ........... 103

Slika 7-1: Prikaz stereo panoramske fotografije na mobilni napravi ................................ 107

Slika 7-2: 3D natisnjeni konstrukcijski elementi nadvoza ................................................ 108

Slika 7-3: Maketa nadvoza ................................................................................................ 108

10.2 Seznam grafikonov

Grafikon 6-1: Rezultati upogibnih momentov zaradi lastne teže nad podporami ............. 104

Grafikon 6-2: Rezltati upogibnih momentov zaradi lastne teže v poljih ........................... 105

10.3 Seznam tabel

Tabela 8-1: Primerjalna tabela funkcionalnosti uporabljenih BIM modelirnikov ............ 110

Tabela 8-2: Primerjalna tabela izvoza BIM modela v programe za statično analizo ........ 111


10.4 Kratek življenjepis

Rojen: 13. 10. 1992 v Mariboru

Šolanje: 1999 – 2007 Osnovna šola Fram

2007 – 2011 II. gimnazija Maribor

2011 – 2015 Fakulteta za gradbeništvo, Univerza v Mariboru, študijski

program gradbeništvo, I. bolonjska stopnja

2015 – 2017 Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo,

Univerza v Mariboru, študijski program gradbeništvo, II.

bolonjska stopnja

10.5 Izjava o avtorstvu

Uporaba sodobnih pristopov pri projektiranju inženirskih ... · find all the advantages offered to...

Documents

Transcript of Uporaba sodobnih pristopov pri projektiranju inženirskih ... · find all the advantages offered to...