IMPLEMENTATION OF BUILDING INFORMATION MODELING (BIM) PRINCIPLES AND INFORMATION TECHNOLOGIES FOR STRUCTURAL ANALYSIS IN THE DESIGN OF REINFORCED CONCRETE AND СOMPOSITE STEEL-REINFORCED CONCRETE FRAMED BUILDINGS

ISSN 2522-4182 DOI: 10.32347/2522-4182.13.2023.51-61 УДК 004.92:[624.012.45+624.016](624.94) РЕАЛІЗАЦІЯ ПРИНЦИПІВ БУДІВЕЛЬНОГО ІНФОРМАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ (ВІМ) ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ РОЗРАХУНКУ ПРИ ПРОЄКТУВАННІ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ І СТАЛЕЗАЛІЗОБЕТОННИХ КАРКАСНИХ БУДІВЕЛЬ Вячеслав АДАМЕНКО1, Олег РОМАНИШЕН2 1,2Київський національний університет будівництва і архітектури 31, просп. Повітрофлотський, Київ, Україна, 03037 , http://orcid.org/0000-0002-7469-9585 , https://orcid.org/0009-0001-0925-8329 Анотація. Проаналізовано розвиток будівельного інформаційного моделювання в історичному контексті, зокрема, CAD-систем для 2D та 3D моделювання, які вважаються предтечею сучасних систем ВІМ моделювання, систем параметричного 3D моделювання, використання інформаційних технологій при розрахунках будівельних конструкцій, питання сумісного використання систем будівельного інформаційного моделювання та інформаційних технологій розрахунку будівельних конструкцій. На прикладі 20-ти поверхової каркасно-монолітної житлової будівлі, продемонстровано послідовність створення будівельної інформаційної моделі в ПК САПФІР, формування розрахункової моделі залізобетонного каркасу в ПК Ліра-САПР за рахунок прямої інтеграції вказаних програмних комплексів, розглянуті питання підготовки будівельної інформаційної моделі в ПК САПФІР до її передачі в ПК Ліра-САПР, а також, питання доопрацювання розрахункової моделі в ПК Ліра-САПР, зокрема, призначення характеристик жорсткостей та навантажень, підбору армування елементів конструкцій. Розглянуто послідовність створення розрахункової моделі сталезалізобетонного каркасу для трьох варіантів сталезалізобетонних колон: трубобетонні колони; трубобетонні колони з жорстким армуванням перехресними сталевими смугами; трубобетонні колони з жорстким армуванням з перехресних двотаврів. Для обраних найбільш завантажених колон, переважно першого поверху, що працюють за умов центрального або позацентрового стиску, продемонстровано послідовність формування Вячеслав АДАМЕНКО доцент кафедри металевих і дерев’яних конструкцій, к.т.н., доцент Олег РОМАНИШЕН магістр уточнених розрахункових моделей, шляхом моделювання вказаних колон та ділянок їх примикання до плит перекриття об’ємними 3D скінченними елементами. Приведено ізополя еквівалентних напружень, а також, окремо ізополя еквівалентних напружень сталевої оболонки та окремо бетонного осердя колон. Ключові слова. BIM; BIM-технології; інформаційне моделювання; 3D моделювання; залізобетонні конструкції; сталезалізобетонні конструкції; залізобетонні каркасні будівлі, сталезалізобетонні каркасні будівлі. ВСТУП Сучасний розвиток комп'ютерної техніки, її обчислювальних можливостей, дозволяє застосовувати інформаційні технології при проєктуванні та розрахунках будівельних конструк- © В. АДАМЕНКО, О. РОМАНИШЕН, 2023 Будівельні конструкції. Теорія і практика • 13/2023 51 ISSN 2522-4182 цій. Зокрема, інформаційні системи будівельного інформаційного моделювання у зв'язці з комп'ютерними технологіями розрахунку будівельних конструкцій, дають можливість реалізувати комплексний підхід до процесу проєктування та розрахунку будівель і споруд, особливо це стосується залізобетонних та сталезалізобетонних каркасних будівель, які відрізняються насиченістю конструктивних елементів, а також, складністю їх чисельної реалізації. АНАЛІЗ ОСТАННІХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ПУБЛІКАЦІЙ Концепція будівельного інформаційного моделювання відома починаючи з 1970-х років, проте її впровадження в практику проєктування суттєво залежало від обчислювальних можливостей комп'ютерної техніки. Предтечою сучасних систем будівельного інформаційного моделювання вважаються комп'ютерні системи Building Description System [1, 2]; розроблена під керівництвом Чарльза Істмана (Charles Eastman) GLIDE (Graphical Language for Interactive Design) [3], хоч і не була комерційно реалізована, проте запропонувала більш досконалий підхід твердотільного моделювання і інтеграції баз даних, та стала основою більш вдалих версій комерційних продуктів; CADсистеми RUCAPS (Really Universal Computer-Aided Production System), яка складалася з 38-ми різних програм і працювала в 2 1/2 D просторі; CAD система Gable CAD була розроблена під операційну систему UNIX та дозволяла працювати в 2D та 3D просторі; 3D-система Sonata [4] була комерційно реалізована в 1986 році і була одним із лідерів того часу, та пізніше після її неочікуваного зникнення, була відтворена двома попередніми розробниками у вигляді комерційного продукту Reflex. Незалежно, орієнтовно в той самий час було засновано компанію Charles River Software, яка в 2000 році була перейменована в компанію Revit Technology Corporation, та придбана Autodesk в 2002 році. В роботах [5, 6] відзначається, що більшість функціоналу Reflex 52 наявно також і у Revit. Детальний огляд розвитку будівельного інформаційного моделювання в історичному контексті приведений також в роботах [7, 8]. Питання розвитку CAD-систем, зокрема, параметричного 3D моделювання, для індустрії збірних залізобетонних конструкцій розглянуті в роботах [9, 10]. Послідовність експериментальних досліджень та використання інформаційних технологій при розрахунках монолітного ребристого перекриття силосу приведено в роботах [11, 12]. Автори праці [13] відпрацювали методику сумісного використання зв'язки програмних комплексів Revit – ADAPT для розрахунків і армування залізобетонних плит на прикладі 66-ти поверхової будівлі. В роботі [14] представлено можливості попередньо навченої нейромережі до проєктування залізобетонних балок за нормами США. В дослідженні [15] розроблено автоматизований алгоритм конструювання залізобетонної плити перекриття на основі результатів скінченно-елементного аналізу. Автори роботи [16] запропонували платформу інтеграції інтернету речей і ВІМ-системи для контролю будівництва будинків із збірного залізобетону. Розвиток методів розрахунку і конструювання сталевих будівель розглянуто в роботі [17]. Система автоматизованого проєктування каркасних дерев'яних будинків, що реалізована на основі ПК Revit, запропонована в роботі [18]. Практичний приклад моделювання напружено-деформованого стану та підбору сталевих перерізів складних просторових конструкцій аеропорту за допомогою ПК Dlubal RSTAB та ПК Dlubal RFEM, приведено в роботі [19], досвід практичного впровадження ВІМ моделювання та інформаційних технологій розрахунку в навчальний процес, в роботі [20]. Переваги та недоліки проєктування, розрахунку і оптимізації будівельних конструкцій за допомогою будівельного інформаційного моделювання та інформаційних технологій розрахунку проаналізовано в роботі [21, 26]. Взаємодія конструктивної, Будівельні конструкції. Теорія і практика • 13/2023 ISSN 2522-4182 будівельної та архітектурної моделей з точки зору інженера-конструктора в рамках єдиної будівельної інформаційної моделі розглянута в роботі [22], питання автоматизації перевірки будівельних креслень висвітлено в роботі [23]. В роботі [24] за допомогою 3D розрахункових програмних комплексів проведено ана (...truncated)