TEKLA STRUCTURES - zalety modelowania informacji o budynku w branży mostowej

Construsoft Sp. z o. o. jest jedynym w Polsce oficjalnym partnerem firmy Tekla, fińskiego dostawcy oprogramowania Tekla Structures. Construsoft zapewnia optymalne rozwiązania BIM dla wszystkich etapów procesu powstawania budynku.

Modelowanie Informacji o Budynku (BIM – ang. Building Information Modeling) jest technologią szeroko stosowaną w sektorze budowlanym na całym świecie oraz najwyższym poziomem kontroli projektowania i produkcji.

Projekty mostowe charakteryzują się często dużym stopniem skomplikowania, a ich realizacja dostarcza wielu wyzwań. Wykorzystanie BIM w tym rodzaju budownictwa niesie dużo korzyści oraz stwarza możliwości łatwego i dokładnego projektowania „inteligentnej” konstrukcji.

Rys. 1. Swansea Sail Bridge – realizacja oraz widok modelu w Tekla Structures

Tekla Structures – program ułatwiający detalowanie

Oprogramowanie Tekla Structures jest samodzielnym systemem BIM, obejmującym cały proces strukturalnego projektowania. Jest to innowacyjne rozwiązanie, za pomocą którego użytkownik może przechowywać informację o każdym etapie procesu konstrukcyjnego w jednym miejscu. Za pomocą tego przystępnego narzędzia w intuicyjny sposób można projektować oraz tworzyć detale budowli różnego rodzaju i przeznaczenia: od bloków mieszkalnych, struktur przemysłowych aż do obiektów użyteczności publicznej, sportowych czy mostów (rys. 1). Program udostępnia użytkownikowi rozwiązania nie tylko dla konstrukcji stalowych, ale także żelbetowych prefabrykowanych i monolitycznych. W modelach można również wykorzystać inne materiały, np. aluminium, drewno, szkło itp., które w połączeniu stanowią spójną całość budowli.

Doskonałym przykładem pełnego wykorzystania możliwości BIM jest konstrukcja mostu Crusell w Helsinkach zaprojektowanego przez WSP Finland, a zrealizowanego przez Skanska Civil. Ten wantowy most długości 175 m i szerokości 25 m, kosztował około 15 mln euro.

Tekla Structures zawiera bogatą bazę gotowych komponentów do zbrojenia oraz pozwala na ręczne dodawanie prętów zbrojeniowych do elementów. Taka metoda została wykorzystana m.in. przy modelowaniu skomplikowanych podstaw pylonów (rys. 2). Zbrojenia są w pełni modyfikowalne przez użytkownika, który może dostosować m.in. grubość otuliny, średnicę czy rozstaw prętów w elemencie. Wstawione pręty automatycznie reagują na zmiany adaptując się do nowego kształtu betonowego profilu, w którym się znajdują.

Rys. 2. Widok zbrojenia fragmentu konstrukcji mostu Crusell w Tekla Structures

Interdyscyplinarna współpraca i komunikacja

Głównym założeniem twórców Tekla Structures było stworzenie i dostarczenie odpowiednich narzędzi dla wszystkich, biorących udział w całym cyklu powstawania konstrukcji – od projektanta, inżyniera po generalnego wykonawcę i inwestora. W modelu stworzonym w Tekla można wykorzystywać informacje architektoniczne, strukturalne czy mechaniczne, które dopełniają się wzajemnie i tworzą całość konstrukcji.

Bardzo istotna w BIM jest bezbłędna wymiana i przesyłanie danych pomiędzy różnymi systemami. Podczas tworzenia projektu mostu Crusell wykorzystywano różne formaty, m.in. DWG, IFC czy ASCII. Szczególną uwagę należy zwrócić na pliki IFC, które stają się standardem w BIM. Dzięki nim można zapisać i współdzielić wiele szczegółowych informacji na temat elementów konstrukcji. W pracach przy projekcie mostu zaangażowanych było wiele różnych podmiotów. Aby każdy z nich posiadał aktualne dane przeprowadzano ich synchronizację pomiędzy uczestnikami. Rozwiązanie to było niezbędne w związku z tym, że przez długi okres detalowanie w programie przebiegało równolegle z pracami na placu budowy. Montaż mostu zajął dwa lata: od 2008 do 2010 roku.

Rys. 3. Darmowe oprogramowanie Tekla BIMsight – jedno z przęseł mostu w Tynehead (źródło: Art’s Project, Pacific detailing)

Modelowanie 3D

Możliwości BIM są od dawna z sukcesem wykorzystywane przez polskie firmy. Jedną z nich jest krakowska Art’s Project, specjalizująca się w projektowaniu konstrukcji stalowych różnych typów (obiekty wojskowe, budynki użyteczności publicznej, obiekty przemysłowe oraz wielkogabarytowe konstrukcje maszyn jezdnych). Poza standardowym oprogramowaniem Tekla, wykorzystuje również najnowsze narzędzie tj. Tekla BIMsight, które pozwala łączyć modele pochodzące z różnego oprogramowania w jeden projekt (rys. 3).

W 2011 roku firma współpracowała przy projekcie stalowego mostu, przypominającego kształtem smoka (konstrukcja 3-przęsłowa o masie 180 ton i długości 150 m). Znajduje się on nad autostradą prowadzącą do Vancouver, w pobliżu parku krajobrazowego Tynehead.Wykonanie innych mostów, znajdujących się w tej lokalizacji zawsze było problematyczne. W opisywanym przypadku montaż był przeprowadzany zaledwie przez dwie nocne godziny, bez wstrzymywania ruchu na autostradzie. Takie zorganizowanie pracy było możliwe dzięki wykorzystaniu precyzyjnego modelowania 3D w Tekla Structures.

Model 3D jest źródłem informacji i dokładnym, wirtualnym odzwierciedleniem rzeczywistej konstrukcji (rys. 4). Dzięki niemu można przeanalizować różne rozwiązania oraz wyszukać i eliminować ewentualne błędy jeszcze przed stworzeniem dokumentacji. Tym samym unikamy pomyłek w dalszej pracy oszczędzając czas i pieniądze.

Rys. 4. Dokładne przedstawienie konstrukcji ułatwia prace i pozwala na uniknięcie błędów. Model mostu w Tynehead (źródło: Art’s Project, Pacific detailing)

Tworzenie rysunków i raportów

Program automatycznie generuje różnego rodzaju rysunki i raporty w każdej fazie trwania procesu modelowania. Przy projekcie mostu w Tynehead wykonano 1226 rysunków, w tym 23 plany montażowe, 763 rysunki zespołów oraz 440 rysunki warsztatowe (elementów składowych). Zmiany w modelu są automatycznie uwzględniane w rysunkach i zestawieniach przez co są one zawsze aktualne. Tak ścisłe powiązanie dokumentacji z modelem pozwala zaoszczędzić czas oraz uniknąć błędów. Przy realizacji przedsięwzięcia równocześnie współpracowało 4-5 osób z wykorzystaniem trybu „wielu użytkowników”. W ten sposób, przez odpowiednie rozdzielenie pracy w zespole projektowym zoptymalizowano i przyspieszono cały proces powstawania konstrukcji, przygotowując go w ok. 950 godzinach.

Powiązanie z maszynami CNC, wymiana danych

Model Tekla jest także niezastąpionym źródłem danych dla procesu produkcji. Bezpośrednie połączenie z obrabiarkami CNC jest możliwe dzięki automatycznemu przesyłaniu informacji w formacie DSTV lub XML. Jednym z najnowszych udogodnień jest technologia Scribingu, czyli zaznaczania konturów i szczegółów połączenia na obrabianych elementach.

Dane elementów mostu Tynehead przekazano do chińskiej wytwórni konstrukcji stalowych, w której przeprowadzano fabrykację. Następnie całe zespoły transportowano do Kanady i montowano w Vancouver.

Oprogramowanie Tekla Structures pozwala sprostać wymogom współczesnego rynku oraz być konkurencyjnym nie tylko w Polsce lecz na całym świecie. Wykorzystanie efektywnych i optymalnych rozwiązań BIM w projektach mostowych daje olbrzymie korzyści dla wszystkich stron współpracujących przy realizacji konstrukcji tego typu.

dr inż. Tomasz Olszewski

Construsoft Sp. z o.o.

mgr inż. Jan Osika

Art’s Project