Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Förfinad metod för användning av BIM-modeller för strukturanalys och dimensionering av betongkonstruktioner

Olsson, Johan LU and Nerborg, Robin LU (2014) In TVBK-5232 VBK920 20141
Division of Structural Engineering
Abstract (Swedish)
Det ökande användandet av BIM leder naturligt till att programvaror behöver utvecklade funktioner och nya möjligheter. Fördelen med BIM är att en konstruktions alla egenskaper kan samlas i en och samma modell. Rimligtvis bör modellens geometriska information även enkelt kunna användas vid en strukturanalys. Däremot innehåller en beräkningsmodell i regel en rad förenklingar av geometrin, för att på ett rimligt sätt spegla den verkliga strukturens beteende.
Många anläggningskonstruktioner, exempelvis broar, innehåller oftast en betydande del armerad betong, för vilken dimensioneringen utgår från snittkrafter. Då anläggningskonstruktioner ofta är stora och komplexa krävs det att beräkningsmodellen anpassas efter tillgänglig datorkraft och... (More)
Det ökande användandet av BIM leder naturligt till att programvaror behöver utvecklade funktioner och nya möjligheter. Fördelen med BIM är att en konstruktions alla egenskaper kan samlas i en och samma modell. Rimligtvis bör modellens geometriska information även enkelt kunna användas vid en strukturanalys. Däremot innehåller en beräkningsmodell i regel en rad förenklingar av geometrin, för att på ett rimligt sätt spegla den verkliga strukturens beteende.
Många anläggningskonstruktioner, exempelvis broar, innehåller oftast en betydande del armerad betong, för vilken dimensioneringen utgår från snittkrafter. Då anläggningskonstruktioner ofta är stora och komplexa krävs det att beräkningsmodellen anpassas efter tillgänglig datorkraft och behov av resultat. För att beräkna snittkrafter ur en beräkningsmodell finns det klara fördelar att modellera med skal- och balkelement, vilka ger önskvärda resultat samtidigt som erforderlig datorkraft kraftigt minskas.
Scanscot Technologys strukturanalysprogram BRIGADE/Plus kan importera BIM-modeller sparade i det standardiserade och öppna filformatet IFC. Beräkningsmodellen kommer då att bestå av tredimensionella solida objekt. En förenkling av beräkningsmodellen till att bestå av balkar och skal innebär att den måste rekonstrueras från grunden. Inom ramen för detta arbete har en metod tagits fram där en BIM-modell som importeras via IFC-fil till stor del automatiskt genereras till en modell bestående av skal- och balkelement.
Metoden bygger vidare på befintlig funktion för import av IFC-filer i BRIGADE/Plus. När en IFC-fil är inläst kontrolleras byggnadselementens objektdefinitioner. Definierade balkar och pelare importeras som balkelement, medan plattor och bjälklag importeras som skalelement. Resterande element och de element som inte uppfyller vissa villkor importeras som solidelement precis som tidigare. Generering av balkelement görs efter given information om längd, orientering och tvärsnittsprofil lagrad i IFC-filen. Förenkling till skalelement sker efter två villkor; om de två största ytorna är lika stora och parallella. Resultatet är skalelement i tyngdpunktsplanet mellan de två största ytorna.
Den framtagna metodens villkor för bedömning av vilka objekt som kan importeras som skalelement har vid tester visat sig ge goda resultat. Vissa balkprofiler definieras inte på samma sätt i IFC som i BRIGADE/Plus, vilket gör att information kan gå förlorad. De element som importeras som skal- och balkelement representerar inte alltid den riktiga geometrin exakt, dock tillräckligt bra. En del avancerade geometrier genererar dock skalelement som inte är korrekta.
Ofta används BIM för att få en bra visuell byggnadsprototyp, där objektdefintionen för byggnadselementen är av mindre vikt. Denna definition är dock viktig för att ge rätt förutsättningar för metodens importering i BRIGADE/Plus. En modell med lämpliga definitioner kan spara beräkningsingenjören mycket tid medan en modell med blandad kvalitet kan ta längre tid att bygga om än en modell som importerats med enbart solidelement. (Less)
Abstract
IFC is key enabler for data interoperability of BIM models. This enables reusing the geometry for structural analysis, thus saving modeling time. BIM models and the IFC format consists of solid elements, therefor the imported geometry will generate solid elements when meshed. When performing structural analysis with the finite element method on concrete structures the use of shell and beam elements is preferred. A method has been developed to import BIM models into BRIGADE/Plus generating shell and beam elements when useful. The method works quite well importing most elements in an efficient way, given that definitions in the BIM model are sufficient. The result is that the user will have to spend less time rebuilding the geometry.
Often... (More)
IFC is key enabler for data interoperability of BIM models. This enables reusing the geometry for structural analysis, thus saving modeling time. BIM models and the IFC format consists of solid elements, therefor the imported geometry will generate solid elements when meshed. When performing structural analysis with the finite element method on concrete structures the use of shell and beam elements is preferred. A method has been developed to import BIM models into BRIGADE/Plus generating shell and beam elements when useful. The method works quite well importing most elements in an efficient way, given that definitions in the BIM model are sufficient. The result is that the user will have to spend less time rebuilding the geometry.
Often the design engineer has not given parts definitions suitable for the structural analysis. The import will then not suffice and the geometry in the structural analysis has to be reconstructed. When importing a BIM model for structural analysis, a feature that would be beneficial is the opportunity to choose simplification for geometrical objects. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Olsson, Johan LU and Nerborg, Robin LU
supervisor
organization
alternative title
Refined method for use of BIM models for structural analysis and design of concrete
course
VBK920 20141
year
type
H3 - Professional qualifications (4 Years - )
subject
keywords
finite element method, reinforced concrete, BIM, IFC, structural analysis, solid, shell, beam, geometry
publication/series
TVBK-5232
report number
TVBK-5232
ISSN
0349-4969
language
Swedish
additional info
Examinator: Oskar Larsson
id
4538726
date added to LUP
2014-10-08 15:13:32
date last changed
2014-10-08 15:13:32
@misc{4538726,
  abstract     = {{IFC is key enabler for data interoperability of BIM models. This enables reusing the geometry for structural analysis, thus saving modeling time. BIM models and the IFC format consists of solid elements, therefor the imported geometry will generate solid elements when meshed. When performing structural analysis with the finite element method on concrete structures the use of shell and beam elements is preferred. A method has been developed to import BIM models into BRIGADE/Plus generating shell and beam elements when useful. The method works quite well importing most elements in an efficient way, given that definitions in the BIM model are sufficient. The result is that the user will have to spend less time rebuilding the geometry.
Often the design engineer has not given parts definitions suitable for the structural analysis. The import will then not suffice and the geometry in the structural analysis has to be reconstructed. When importing a BIM model for structural analysis, a feature that would be beneficial is the opportunity to choose simplification for geometrical objects.}},
  author       = {{Olsson, Johan and Nerborg, Robin}},
  issn         = {{0349-4969}},
  language     = {{swe}},
  note         = {{Student Paper}},
  series       = {{TVBK-5232}},
  title        = {{Förfinad metod för användning av BIM-modeller för strukturanalys och dimensionering av betongkonstruktioner}},
  year         = {{2014}},
}