Kompatibilitet med BIM-koncept
Revit Structure 2012 och Robot Structural Analysis 2012
Maria Fändriks Älfblom
i
KOMPATIBILITET MED BIM-KONCEPT
Revit Structure 2012 och Robot Structural Analysis 2012
Maria Fändriks Älfblom
Institution för teknikvetenskaper, Högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik, Uppsala universitet
Examensarbete 2012
ii
Copyright © Maria Fändriks Älfblom
Institution för teknikvetenskaper, Högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik, Uppsala universitet
Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten
Besöksadress:
Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0
Postadress:
Box 536 751 21 Uppsala
Telefon:
018 – 471 30 03
Telefax:
018 – 471 30 00
Hemsida:
http://www.teknat.uu.se/student
Abstract
Kompatibilitet med BIM-koncept Compatibility with BIM concepts
Maria Fändriks Älfblom
This thesis deals with the compatibility between analysis software Revit Structure 2012 and Robot Structural Analysis 2012. The purpose is to become more aware of information management models to be compatible across different software
applications. The structural model is made to be optimal for the compatibility of other software Aim is also to gain an understanding of the transferring methods that exist, and which method is most convenient to use and to examine whether the methods work in practice. Objective of this project is to make the modeling process time-efficient for constructors. Models do not need to be structured in several occasions in different software; it only needs an optimal model that transfers properly between software.
The method used in the thesis consist cases where the transferring process is examined. Structural 3D-models constructed in Revit Structure to be exported to Robot Structural Analysis, where an analytical computational model is formed. The model is revised and transfers into the software for result which information supplied with the model.
The investigations resulted that the optimal model is constructed in Revit Structure with the correct placement of the model's analytical lines for integration to Robot Structural where the model becomes calculable. In Revit Structure applies materials and specific information to obtain a complete model that is computable after export to Robot Structural Analysis. Structural information such as profiles and construction component can be adjusted in Robot Structural Analysis for the correct integration to Revit Structure. Information linked to structural objects such as materials and finishes should be applied in Revit Structure as this are more advanced in the software dealing with the compatibility.
Tryckt av: Polacksbackens Repro, Uppsala ISRN UTH-INGUTB-EX-B-2012/16-SE Examinator: Patrice Godonou
Ämnesgranskare: Amadreza Roozbeh Handledare: Johan Carlsson
iv
Structure 2012 och Robot Structural Analysis 2012. Målet med examensarbetet är att effektivisera modellerings - och beräkningsprocessen. Detta genom att under- söka hur en optimal modell konstrueras för att sedan importeras och exporteras mellan programvarorna med korrekt information. Detta underlättar projekte- ringsarbetet då en och samma modell kan användas i flertal programvaror.
Syftet är att bli mer medvetenheten om modellers informationshantering vid överföring mellan programvaror. Syftet är även att erhålla förståelse för vilka överföringsmetoder som finns och vilken metod som är mest lämplig att använda.
Även att undersöka om överföringsmetoderna fungerar i praktiken.
Metoden som används i examensarbetet är fallstudier där överföringsproces- sen undersöks. Strukturella 3D-modeller konstrueras i Revit Structure 2012 för att sedan exporteras till Robot Structural Analysis 2012 där en analytiskt beräknings- bar modell bildas. Modellen revideras och överförs mellan programvarorna för att undersöka vilken information som medföljer modellen korrekt efter överföringen.
Undersökningarna resulterar i att modellen lämpligast konstrueras i Revit Structure där enskilt byggelement tilldelas specifik information. Grafisk och icke- grafisk information som är bunden till de strukturella objekten, såsom material och ytskikt, bör tillämpas i Revit Structure för att få en så fullbordad modell som möjligt innan exporteringsprocessen. Efter en exportering till Robot Structural Analysis övergår elementen till att bli den beräkningsbara modellen med korrekt information. Strukturell information, såsom tvärsnitt och elementens placering kan justeras i Robot Structural Analysis för korrekt överföring tillbaka till Revit Structure.
Nyckelord: Revit Structure, Robot Structural Analysis, Kompatibilitet
v
FÖRORD
Först och främst vill jag tacka min handledare Johan Carlsson på WSP Byggprojek- tering i Borlänge som inspirerat mig i mitt val av examensarbete och gett mig chansen att få känna mig som en i företaget. För att detta examensarbete kunnat vara möjligt att genomföra vill jag också tacka personalen på kontoret som låtit mig använda deras lokaler, utrustning och programlicenser. De har uppmuntrat mig i mitt arbete med positiv attityd. Två personer på WSP som jag kommit i kon- takt med har bistått med betydande information; Magnus Norman, program- manager för WSP Byggprojektering i Sundsvall, och Simon Iversen som är CAD/BIM/SCCM-ansvarig på WSP Byggprojektering i Göteborg. De ska ha tack för att ha svarat på mejlfrågor och responderat utförligt på mina förfrågningar.
Jag vill tacka Adam Andersson, anställd på Sweco i Uppsala och medver- kande som ämnesgranskare för mitt examensarbete. Han har väglett mig genom examensarbetet och bidragit med egna erfarenheter. Ahmadreza Roozbeh som också medverkat som ämnesgranskare ska ha ett tack för snabba svar på mejlfrå- gor.
Jag vill också tacka Marius Jablonskis, på NTI CADcenter AS i Norge, som har varit god support i mitt examensarbete genom att ha svarat utförligt på alla mejlfrågor samt arrangerat internetmöten mellan mig kontakter med erfarenhet av liknande examensarbetet.
Maria Fändriks Älfblom Uppsala universitet, 2012
vi
vii
Innehåll Sida
1. INLEDNING ... 1
1.1 Bakgrundsbeskrivning ... 2
1.2 Mål och Syfte ... 3
1.3 Metodik ... 4
1.3.1 Litteraturstudie ... 4
1.3.2 Undersökningar ... 4
1.4 Avgränsningar ... 6
2. TEORETISK BAKGRUND ... 7
2.1 CAD-utvecklingen ... 7
2.2 BIM ... 8
2.3 IFC ... 9
2.4 Kartläggning av programvaror ... 9
2.4.1 Autodesk Revit Structure 2012 ... 10
2.4.2 Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2012 ... 10
2.4.3 Robot Structural Analysis Extension 2012 ... 11
2.4.4 Programvarornas stödjande normer ... 11
3. STRUKTURELL OCH ANALYTISK PRESENTATION ... 13
3.1 Element ... 13
3.1.1 Analytisk presentation... 15
3.2 Laster ... 18
3.2.1 Analytisk presentation... 19
3.3 Material ... 20
4. UNDERSÖKNINGAR ... 21
4.1 Överföring med IFC-format ... 21
4.2 Överföring med Robot Extensions ... 21
4.2.1 Exportera ... 22
4.2.2 Uppdatera ... 25
4.3 Fallstudie 1 – Kompatibilitet med element ... 26
viii
4.3.3 Knäckningsberäkning med Auto-Detect och Projection ... 32
4.3.4 Knäckningsberäkning med Rigid Links... 37
4.3.5 Resultat ... 40
4.3.6 Diskussion ... 40
4.4 Fallstudie 2 – Kompatibilitet med material och laster ... 42
4.4.1 Hur material, laster och tvärsnitt uppfattas vid överföring... 42
4.4.2 Tillvägagångssätt ... 43
4.4.3 Knäckningsberäkning av material och laster ... 44
4.4.4 Resultat ... 49
4.4.5 Diskussion ... 49
5. SLUTSATS ... 51
5.1 Kompatibilitet mellan programvaror ... 51
5.1.1 Revit Structure Robot Structural Analysis ... 51
5.1.2 Robot Structural Analysis Revit Structure ... 52
5.1.3 Rekommenderat tillvägagångssätt för optimal överföring ... 53
5.2 Modellera med BIM ... 53
5.3 Rekommendationer till programutvecklare ... 55
5.4 Vidare studier ... 55
6. TERMINOLOGI ... 57
7. REFERENSER ... 59
1
1. INLEDNING
Detta examensarbete som avslutar ingenjörsprogrammet i byggteknik vid Uppsala universitet omfattar en modellöverföring mellan Revit Structure 2012 och Robot Structural Analysis Professional 2012. Syftet med examensarbetet är att effektivisera modellerings- och beräknings- processen för konstruktörer. Detta genom att få en förståelse för hur information hanteras i modellen före och efter överföring för att kunna verifiera att beräkningsmodellen verkligen är densamma som den pro- jekterade modellen. Detta för en bättre hantering av projekterade 3D- modeller att vara kompatibla med beräkningsprogram för att framstäl- las som analytiskt beräkningsbara modeller. Vid överföringen av en modell mellan programvaror är det viktigt att veta vilken information som kan utbytas och återanvändas. Nedan presenteras tre frågeställ- ningar som examensarbetet ska behandla:
Hur bör en modell konstrueras i Revit Structure för att uppnå optimal överföring med Robot Structural Analysis?
I vilket av programmen Revit Structure och Robot Structural Analysis bör information om material och laster anges för opti- mal informationsöverföring mellan programmen?
Medföljer korrekt information vid överföring mellan programva- rorna efter en justering i modellen?
Detta examensarbete genomförs på teknikkonsultföretag WSP Sverige AB. WSP är en förkortning av Williams Sayles Partnership och fusionerade år 2001 av konsultföretaget J&W (Jacobson & Widmark).
De är idag främst verksamma i Storbritannien och Sverige. De har ca 10 000 anställda i 35 länder varav ca 2 000 anställda i Sverige.
2
1.1 Bakgrundsbeskrivning
Innan datorstödda hjälpmedel introducerats i byggprojekteringsproces- sen tog framställning av byggritningar mycket lång tid då huvudverk- tygen bestod av pappersark och penna. I denna process bidrog varje större revidering till tidsförluster för konstruktören då byggnadsrit- ningen ritades om från början. De datorstödda programvarorna effekti- viserade arbetsmomenten tidsmässigt då en revidering enkelt kunde ske i programvaran innan utskrift.
På flertaliga konsultfirmor inom byggbranschen ritas modeller idag i ett program specifikt utvecklat för modellering men beräknas i ett annat program. Detta för att kompatibilitet mellan programvarorna är ett nytt koncept inom byggbranschen och inte utvecklat till fullo. Varje specifikt program tillför information till modellen som är komplicerad att hantera vid överföring mellan programvaror. Att rita fler modeller föreställande samma objekt är ett dubbelarbete och inte tideffektivt.
Då en revidering ska genomföras måste modellerna modifieras enskilt i varje programvara. För att tids, - och kostnadseffektiviseringar ska verkställas krävs kompatibilitet mellan programvaror inom bygg- branschen där samma grundmodell brukas av skilda program.
Projekteringsskedet i byggbranschen är ett viktigt skede då mo- deller grundligt ska förarbetas och studeras där det fortfarande är för- månligt att genomföra eventuella revideringar till skillnad från en kost- sam revidering i byggskede.
WSP i Borlänge vill utveckla ett kvalitetsarbete inom projekte- ringsprocessen och få kunskap om hur överföring sker mellan pro- gramvaror. Hur den strukturella 3D-modellen förhåller sig efter en överföring till beräkningsprogrammet samt hur modellerna uppfattar informationsförändringar i vederbörligt program. I Figur 1.1 åskådlig- görs en strukturell 3D-modell till vänster vilket konstruerats i Revit Structure samt den analytiska modellen till höger efter en överföring till Robot Structural Analysis.
Figur 1.1 - Till vänster en strukturell 3D-modell i Revit Structure och till höger den analytiska beräkningsbara modellen i Robot Structural Analysis
Kap. 1 Inledning
3
1.2 Mål och Syfte
Målet med examensarbetet är att utveckla effektivare metoder i projek- teringsprocessen genom att möjliggöra en modell för både ritnings- framställning och beräkning. Detta för att effektivisera arbetsmetoden tidsmässigt då en modell används och för att minska eventuella följdfel som kan uppstå med flertal modeller.
Idag modelleraras flera modeller föreställande samma objekt i olika programvaror för att överföringsprocessen är osäker. Målet är att effek- tivisera samarbetet i ett projekt genom användandet av en gemensam optimal modell. En modell innehåller specifik information beroende på vilken programvara som används, därför är det viktigt att vara med- veten om hur informationen hanteras vid en överföring.
4
1.3 Metodik
Examensarbetet behandlar kompatibilitet mellan Revit Structure 2012 och Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2012 som i rap- porten förkortas till Revit Structure och Robot Structural Analysis.
Uppdragsgivare till detta examensarbete är teknikkonsultföretaget WSP Sverige AB i Borlänge. Arbetet utförs på deras arbetsplats och med an- vändning av deras programvaror och licenser.
1.3.1
Litteraturstudie
Genom en litteraturstudie kartläggs CAD-utvecklingen inom bygg- branschen och hur modelleringsprocessen numera sker via dator. Med elektroniska källor studeras begreppen Building Information Model och Industry Foundation Classes. Studien ska även visa hur WSP Sverige AB förhållar sig till begreppen och hur de använder sig av dem i ut- vecklingsprocessen. Vidare undersöks de utvalda programvarorna, Revit Structure och Robot Structural Analysis, hur de förhåller sig till begreppen samt vilka externa program som erfordras för optimal integ- ration mellan dem.
1.3.2
Undersökningar
Fakta från litteraturstudien ska ge kunskap om vilka överföringsme- toder som används på marknaden samt vilken metod som är mest op- timal vid överföring mellan Revit Structure och Robot Structural Ana- lysis. Kompatibilitetsundersökningen som detta examensarbete behand- lar består av två fallstudier som behandlar överföringsprocessen mellan programvarorna Revit Structure och Robot Structural Analysis. Dessa fallstudier ska omfatta exportering av element (byggnadskomponenter) vilka modelleras för struktur, laster som inverkar på modellen samt materialinformation som tillhör modellen. Urvalet av denna informat- ion är en avgränsning i examensarbetet. De överföringsmetoder som kartlagts genom litteraturstudier analyseras och den metod som anses mest fördelaktig används i de två fallstudierna. De modeller som till- lämpas i fallstudierna 1 och 2 är modellerad i analyssyfte och föreställer ingen reell byggnation. Fallstudie 1 och 2 behandlar frågeställningarna vilka redovisas i inledningen. Efter varje fallstudie presenteras resultat och diskussion i rapporten.
Kap. 1 Inledning
5 Fallstudie 1
Hur bör en modell konstrueras i Revit Structure för att uppnå optimal kompatibilitet med Robot Structural Analysis?
I fallstudie 1 undersöks element i Revit Structure som används för att ge modellen sin struktur och tillhörande information. Detta påbörjas i Revit Structure där element tillämpas till en enkel struktur. En överfö- ring genomförs av modellen till Robot Structural Analysis. En föränd- ring av elementet sker i Revit Structure där den analytiska linjen juste- ras och modellen uppdateras sedan till beräkningsprogrammet. För- ändringen som sker ska inte påverka 3D-modellens struktur utan en- bart information i den analytiska beräkningsbara modellen. En knäck- ningsberäkning utförs på modellen vid första exportering samt vid uppdateringen då en justering av elementet utförts. Undersökningen ska framföra hur beräkningsresultaten skiljer sig hos modellen före och efter justering.
Fallstudie 2
I vilket program bör information om material och laster anges för optimal informationsöverföring mellan programmen?
I fallstudie 2 undersöks material och tvärsnitt vid överföring. Även i denna studie används en enkel modell bestående av några element.
Modellen tilldelas material - och tvärsnittsinformation i Revit Structure och efter överföring studeras modellens informationsinnehåll i Robot Structural Analysis. En förändring sker i Robotmodellen där material- och tvärsnittsinformation förändras och en uppdatering genomförs till Revit Structure för att analysera om informationen medföljer korrekt i modellen. Skillnaden som justering av tvärsnittsinformation resulterar i undersöks genom en knäckningsberäkning. Fallstudien behandlar även laster som påverkar modellen, hur de tillämpas i de båda programmen och hur de ska placeras i modellen för optimal kompatibilitet.
6
1.4 Avgränsningar
Detta examensarbete består av somliga avgränsningar för att fokusera på fallstudierna vilka behandlar element, material och laster som pre- senterats i metodbeskrivningen. Nedan presenteras de avgränsningar som valts i denna studie:
Då det finns ett flertal programvaror finns på marknaden inom projektering för byggnationer väljs enbart två för denna under- sökning, begränsningen avser kompatibilitet mellan Revit Structure 2012 och Robot Structural Analysis 2012.
Denna rapport avgränsas till att studera enbart element, material och laster i stålkonstruktioner.
Vid modellering av element kan komplicerade strukturer före- komma men i denna rapport valdes att endast genomföra en undersökning av enklare analysmodeller utan innehåll av sned- stag, lutande balkar och knutpunkter.
Då laster tilldelas konstruktionen tas ej hänsyn till olika last- kombinationer då detta ej är relevant i denna analys.
Säkerhetsklasser vid beräkning tas ej hänsyn till.
Undersökningen fokuseras inte på korrekthet ur byggteknisk synpunkt och byggnadssätt då modellen är av egen konstruktion och ingen verklighetsbaserad modell.
7
2. TEORETISK BAKGRUND
I detta avsnitt presenteras hur informationshanteringen utvecklats under de senaste åren genom dataverktyget CAD. Begreppen Building Information Mo- del (BIM) samt Industry Foundation Classes (IFC) presenteras i detta avsnitt.
Även en introduktion av de programvaror som används i rapporten och vilka normer de stöder återfinns i detta avsnitt.
2.1 CAD-utvecklingen
CAD är ett begrepp för objektiverad information i de verktyg som an- vänds. Första CAD-begreppet brukades då en linje placerades på ett lager och representerades som ett föremål medan om linjen lades i ett annat lager fick den en annan betydelse. Detta bidrog till begreppet 2D- CAD där linjer och figurer fick en betydelse, i en tvådimensionell värld, då information kopplades till dem. Under senare tid uppkom 3D-CAD där samma linjer och figurer kunde beaktas från olika vinklar. Fortfa- rande fanns flertal begränsningar och intelligentare programvaror be- hövdes. En tredimensionell figur framställs inte smartare än en tvådi- mensionell modell då de enbart behandlar grafisk information och kan framställa samma objekt.
På senare tid uppkom objektdefinitionen för olika byggnadsdelar.
Detta bidrog till mer avancerade programvaror som brukades av flera inom byggbranschen. Varje byggnadsdel fick nu information kopplat till det grafiska objektet, exempelvis fick väggobjektet informationen att den var en vägg och inte kunde hanteras som dörr - eller fönsterobjekt.
En dörr som placerats i väggen fick informationen att den var en dörr och skulle medfölja väggen vid en förflyttning.
Då programvarorna blivit avancerade nog att inta information om objekten lanserades 4D-CAD och 5D-CAD. Tidsplanen när varje ar- betsmoment för modellen skulle utföras inlades redan i CAD- projekteringen. Denna parameter fick namnet 4D-CAD, i och med detta kunde eventuella kollisioner under arbetsmomenten undvikas redan i projekteringsstadiet. 5D-CAD hanterade kostnadskalkyler och prislistor med CAD-modellen som bas. Användandet av 5D-CAD innehåller 3D- CAD, 4D-CAD och är den metod som är i utvecklingsstadiet idag för att i framtiden etableras i större omfattning på marknaden. (SOLIBRI, 2012)
8
2.2 BIM
Begreppet förkortas BIM och står för Building Information Modeling. BIM är ett aktuellt begrepp som etablerats i byggbranschen. Begreppet tol- kas olika beroende på vem man frågar. Principen är att en så kallad BIM-modell innehållande datainformation framställs i en tredimens- ionell miljö som en virituell prototyp av verkligheten. Konceptet är att genom kompatibilitet mellan programvaror erhålls ett informationsut- byte med samma 3D-modell som grund.
Redan på ett tidigt stadium kan konflikter i modellen upptäckas med användandet av BIM. Då ett programneutralt filformat används, exempelvis med systemet Industry Foundation Classes, har alla aktörer i projektet tillgång till modellen förutsatt att den kan användas i de olika programvaror som behandlar filformatet. Detta medför en effektivare kommunikationsprocess inom byggbranschen, redan från planeringsfas till produktion och eventuellt i senare skede såsom förvaltning, om- byggnad och rivning. Slutligen blir resultatet att producera en produkt av högre kvalitet till lägre kostnader. Även informationen i modellen kan hanteras så att den blir läsbar för alla användare. Med ett gemen- samt ritningsspråk kan arkitekter och konstruktörer delge sin informat- ion med modellen som kan tolkas av samtliga.
Enligt regeringens byggkommitté förbrukas idag 50 miljarder kronor per år p.g.a. fel i byggnationer och annat slöseri inom byggbran- schen. Genom att effektivisera samordningen då samma modell an- vänds av berörda partner förhindras eventuella konstruktionskrockar.
Detta bidrar till en väl genomarbetad modell i ett tidigt stadium där byggnadens alla delar får sin plats. Användandet av 2D-CAD är en mer utdragen process och kräver ett större arbete i slutet av projekteringen då ritningar ska granskas för eventuella kollisioner. Med användning av BIM läggs en större insats på modellen i början av projekteringen för att tidigare under projekteringens gång hantera eventuella kollisioner.
SOLIBRI (2012)
Kap. 2 Teoretisk bakgrund
9
2.3 IFC
Industry Foundation Classes vanligare kallad IFC-systemet, grundades 1994 då Autodesk bildade ett industrikonsortium dit 12 stycken ameri- kanska företag anslöt sig för att sedan 1995 öppna medlemskap för öv- riga berörda partner. Organisationen hette då IAI, alliansen av intero- perabilitet och arbetade som en ”icke-vinstdrivande-branschledd” or- ganisation. De hade målet att publicera IFC-systemet som en neutral produkt för verksamhetsområden inom arkitektur, teknik och kon- struktion.
Systemet är baserat på att utveckla objektbaserade filformat med en datamodell för att underlätta interoperabilitet mellan BIM-baserade programvaror. IFC-systemet är numera på väg att bli klassificerat som ISO (International Organization for Standardization) och kommer då att bli möjlig att användas i flera länder. (buildingSMART, 2012)
Hela IFC-specifikationen implementeras inte av någon program- vara. Utbytet av data sker genom så kallade vyer, presenterade nedan.
De är skapade för att tillgodose ett utbytesscenario.
IFC2x3 Coordination View Verison 2.0: IFC-vy för samordning avarkitekt-, installatörs- och konstruktörsmodeller under bygg- nadsprojekteringen.
IFC2x3 Structural Analysis View: IFC-vy för utbyte av struktu- rella analysmodeller mellan modellerings- och beräkningspro- gramvaror.
IFC2x3 Quantity Take-off View: IFC-vy för överföring av mängder mellan modelleringsprogramvaror och programvaror för kostandskalkyler.
IFC2x3 FM HandOver View: IFC-vy för överföring av informat- ion relevant för fastighetsförvaltning.
2.4 Kartläggning av programvaror
De program som brukas i rapporten är baserade på det programutbud WSP erbjuder. En annan parameter som påverkar valet av programvara är Autodesk yttrande om att Autodesk Robot® Structural Analysis har fullständig associativitet med Autodesk Revit® Structure. Autodesk, (Autodesk, 2012)
10
2.4.1
Autodesk Revit Structure 2012
Modelleringsprogrammet Revit Structure är framtaget för modellering av konstruktioner i byggbranschen. Modellen består av en grafisk struktur vilket används vid ritningsframställning samt en analytisk struktur för beräkningsprocessen. Den analytiska modellen innehåller information om laster, lastkombinationer och mått. Eftersom Autodesk Revit Structure bygger på BIM-konceptet kan hela eller delar av den analytiska modellen exporteras till beräkningsprogrammet Autodesk Robot Structural Analysis Professional. Redan i programmet Revit Structure kan information om modellen upptäckas såsom saknade stöd, global instabilitet och ramavvikelser innan den exporteras till beräk- ningsprogrammet. Revit Structure tillåter fler användare på samma modell. Då en ändring genomförs i en modell uppdateras alla modeller tillhörande den reviderade modellen vilket bidrar till att alla användare får samma information i respektive modell. (Autodesk, 2012)
2.4.2
Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2012
Beräkningsprogrammet Robot Structural Analysis är ett komplement till Revit Structure. Likasom Revit Structure bygger även Robot Structural Analysis på BIM-konceptet. Beräkningsprogrammet finns på 15 olika språk med över 60 standarder vilket bidrar möjlighet till global kommunikation. Robot Structural Analysis använder sig av icke-linjära och dynamiska algoritmer vid beräkningar av komplexa konstruktion- er. Autodesk förespråkar fullständig associativitet med Revit Structure då utbyte av resultat med samma modell sker för bättre samordning.
Även omfattande funktioner där undersökningar av linjära och icke- linjära beteenden i en konstruktion genomförs. (Autodesk, 2012)
Kap. 2 Teoretisk bakgrund
11 2.4.3
Robot Structural Analysis Extension 2012
Robot Structural Analysis Extension tillhandahåller interoperabilitet mellan Revit Structure och Robot Structural Analysis och lanserades i Revit-versionen 2012. Denna programvara är ett tilläggsprogram för Autodesks kunder. Tilläggsprogrammet Analysis Extension hjälper till att utforma och analysera stålramar direkt i Revit Structure vilket för- bättrar överföringshanteringen av en modell från Revit Structure till och från Robot Structural Analysis. Programvaran tillåter även använ- daren att simulera strukturen i de båda programvarorna vilket möjlig- gör uppdatering av komponenter från Robot Structural Analysis till Revit Structure. Förenlighet mellan Revitmodeller och Robotmodeller kan kontrolleras och rapporteras, detta förhindrar synkronisering av inkompatibla modeller. (Autodesk, 2012)
2.4.4
Programvarornas stödjande normer
I Tabell 2.1 presenteras de normer Revit Structure och Robot Structural Analysis stöder. Programvaran Robot Structural Analysis Professional 2012 som används i rapporten stöder samma norm som den tidigare versionen Robot Structural Analysis Professional 2011. Beräkningspro- grammet utför beräkningar med Finita Element Metoden vilket an- vänds för att hantera partiella differentialekvationer och finna approx- imativa lösningar. (WSP Intranät, 2012)
Vid dimensionering av bärande konstruktioner i Sverige användes konstruktionsreglerna, BBK och BSK, men de upphörde att gälla den 1 januari 2011 för att ersättas med de europeiska konstruktionsstandar- derna, eurokoderna. Revit Structure och Robot Structural Analysis stö- der Eurokod 3 (EK3), vilket behandlar dimensionering av stålkonstrukt- ioner. Därmed utförs beräkningar med denna norm.
Tabell 2.1 – Programinformation, beskrivning och normer programvarorna Revit Structure och Robot Structural Analysis stöder
Program Beskrivning Stödjande
normer Robot Structural Analy-
sis Professional 2011 Beräkningsprogram med
Finita Element Metoden BSK, BBK, EK0+NA, EK1+NA, EK2, EK3+NA Revit Structure 2012 CAD-program EK1, EK2,
EK3
12
De valda programvarornas stöd för IFC-system visas i Tabell 2.2. I över- föringen av en beräkningsbar modell mellan programvaror krävs IFC- vyn Structural Analysis View. Det valda modelleringsprogrammet Revit Structure stöder inte denna IFC-vy, däremot stöder Revit Structure IFC 2x3 Coordination View. Denna vy innehåller inte analytiska linjer eller information om dess hopkoppling. (Argérus & Hasselberg, 2011)
Tabell 2.2 – Programvarornas stöd av IFC vid import och export av modell
Program Import Export
Revit Structure IFC Coordination View.
Ej certifierat
IFC Coordination View.
Ej certifierat Robot Structural
Analysis IFC Coordination View.
Ej certifierat
-
13
3. STRUKTURELL OCH ANALYTISK PRESENTATION
I detta avsnitt presenteras begreppen element, laster och material samt hur de tillämpas modellen i Revit Structure. Även en presentation om hur de struktu- rella elementen fungerar med den analytiska modellen.
3.1 Element
Tre olika element används för dokumentation i Revit Structure: Model element, Datum element och View-specific element. Dessa element är ut- formade så att de ska vara enkla att modifiera utseendemässigt, se Figur 3.1.
Figur 3.1– Model Element, Datum Element och View-specific Element som tillämpas i Revit Structure samt dess komponenter (Weir, Richardson, & Harrington, 2010)
Model element
Model element består av balkar, pelare och väggar och andra beståndsde- lar som föreställs i Revit Structure. Då ett element ändras i en view, även kallad vy, uppdateras alla tillhörande vyer från en underliggande data- bas. Denna process kallas bidirectional associativity, dvs. dubbelriktad
14
associationsförmåga. En avsikt med BIM-konceptet är att undvika tidsåtgången på bygghandlingsritningar och istället fokusera mer på modellerandet och designen.
Två distinkta model elements förekommer i Revit Structure, host och component. Host elements, även kallad värdelement, representerar kom- ponenter från verkligheten såsom plattor, tak, väggar och trappor som utgör stommen i modellen. De kan även innehålla andra element i egenskap av armering i betongplattor eller öppningar i väggar. Compo- nent elements representerar övriga komponenter från verkligheten såsom balkar, fackverk, pelare och armeringsstänger. Dessa komponen- ter är utmärkande för Revit Structure och modelleras därför i Revit Structure innan överföring med övriga program genomförs.
Datum element
Datum element består av grids, levels och reference planes. Grids betyder stomlinje och består av ett antal linjer som används för att rita eller till- lägga model element. Linjerna underlättar elementens placering på en specifik plats i modellen. Levels är begränsade horisontella plan i mo- dellen, de är även delade i olika nivåer inordnade efter modellens vå- ningshöjder och de visas endast i sektionsritningarna. Reference planes används främst för att etablera två-dimensionella planer till en tre- dimensionell rymd.
Datum element tillhandahåller en stomme i vilken host - och compo- nent element kan placeras och bygga upp en konstruktionsmodell. Då ett model element tillförs modellen kommer den fixeras på datum element.
Detta medför att om exempelvis en fackbredd på en level justeras änd- ras även de övriga elementen som är fixerade i datum element att an- passa sig till förändringen.
View-specific element
Dynamiska delar av byggnadsmodellen representeras i vyerna såsom planer, elevationer, sektioner och 3D-vyer. Likaså i model element så uppdateras alla vyer om en revidering sker i en specifik vy. Varje vy har sina specifika egenskaper som kan modifieras eller döljas i önskad ritning.
Annotation element består av element som måttsättning, littera och symboler. Dessa element har en betydande roll vid transmission från modellen till bygghandlingarna då de endast visas i den vy de är place- rade i.
Kap. 3 Strukturell och analytisk presentation
15 3.1.1
Analytisk presentation
Den analytiska modellen i Robot Structural Analysis består av struktur- element som symboliseras där balkar och pelare symboliseras som lin- jer, se Figur 3.2. Denna linje placeras automatiskt i balkens tyngdpunkt och sträcker sig längs balkens längdriktning. Väggar och plattor symbo- liseras som skalelement i Robot Structural Analysis. Då modellen ska ritas i Revit Structure används detaljlinjer som utgångspunkt hur den tvådimensionella strukturen ska förefalla därefter bildas en analytisk modell i varje element.
Vid exportering från Revit Structure till Robot Structural Analysis är det viktigt att den analytiska modellen är kontinuerlig. Då Revit Structure modellerar i tredimensionella miljöer uppfattas modellen sammanhängande medan samma modell i Robot Structural Analysis omskapas till linjer och plan är det inte säkert att kontinuiteten fullföl- jer. Då element ska ha kontinuerlig analytisk linje är det viktigt att vara medveten om den analytiska linjens placerings När en kontinuitet ge- nomförs bildas en nod i varje knutpunkt och då elementen inte är före- nade ordentligt dupliceras noderna i Robotmodellen.
Vid skapandet av modellen i Revit Structure kan vertikala juste- ringar genomföras, d.v.s. hur elementet ska placeras med beaktande av den strukturella linjen. Då kan inställningarna ”Top of beam” och
”Centerline” användas. Till varje utplacerat element tillhör en analytisk linje som även den kan justeras via inställningar i programvaran. I Fi- gur 3.2 har båda balkarna utplacerats med ”Centerline” så att den strukturella 3D-modellen blir placerad med samma förutsättningar.
Den analytiska linjen tillhörande varje balkelement har olika inställ- ningar tillämpats. Då ett element som modellerats i Revit Structure ex- porteras till Robot Structural Analysis visualiseras denna som en linje, se Figur 3.3.
Figur 3.2 – Balken har tvärsnittet HEA200, figuren till vänster representerar en balk med in- ställningen ”Top of beam” medan figuren till höger representerar inställningen ”Centerline”
Figur 3.3 – Samma balk med tvärsnittet HEA200 symboliseras som en linje i Revit Structural Analysis med tvärsnittsinformationen icke-grafiskt kopplad till linjen
16
Vid utplacerandet av element i Revit Structure återfinns en analytisk linje med en standard placering för varje element utan att inställningar tillämpats. I ett väggelement placeras den analytiska linjen i centrum av väggens kort- och långsidor och omsluts runt elementet. Även en om- slutande analytisk linje återfinns i plattelement men i detta fall är linjen placerad på plattans överkant. För balkelement placeras linjen i den övre flänsen för stålbalkar och i den övre kanten för betongbalkar. I pe- larelement återfinns den analytiska linjen i centrum. Elementen samt dess analytiska linje åskådliggörs i Figur 3.4.
Figur 3.4 – Olika Model Elements med deras analytiska linje som är placerad enligt standard- inställningar
Tillämpning av Auto-Detect
Vid modellering av model element kan metoden Auto-detect användas i programmet Revit Structure. I den nyare versionen Revit Structure 2012 finns ett större hanteringsutbud av den analytiska modellen jämfört med i Revit Structure 2011. I stället för funktionen Auto-Detect kan Pro- jection användas, där kan den analytiska linjen justeras skilt i exempel- vis ett balkelements början och slut, även ytterligare inställningar kan genomföras beträffande linjens förhållningssätt i horisontell- och verti- kal projektion (y- och z-led). I Figur 3.5 visas med röd markering in- ställningsmenyn för val av Auto-Detect och Projection i de båda pro- gramvarorna. Vid användningen av Auto-Detect bestämmer program- met själv den bästa logiska platsen för den analytiska linjens placering i modellen.
Kap. 3 Strukturell och analytisk presentation
17
Figur 3.5- Figuren i den vänstra ramen visar Analytiska egenskaper i Revit Structure 2012 och figuren i den högra ramen i Revit Structure 2011
Ett exempel på hur den analytiska linjen i skilda element förhåller sig till varandra med Auto-Detect, se Figur 3.6. Då en platta placeras på balkar justeras balkarnas analytiska linje till plattans analytiska linje.
Detta bidrar till en kompatibel analytisk linje på ovansidan av plattan.
Flera väggar med olika tjocklek som placeras tillsammans erhålls automatiskt en gemensam analytisk linje som baseras på det tjockaste elementet. Ytterligare ett exempel på kontunitet vid sammanföring av element är då ett pelarelement placeras vid en vägg, pelarens analytiska linje förenas med väggelementets.
Figur 3.6a) En platta placerad på stålbalkar med kombinerad analytisk linje, 3D-bilden visar balkarnas analytiska linje ovan på plattan
Figur 3.6b) Flera väggar med olika tjocklek med sammanhängande analytisk linje Figur 3.6c) Ett väggelement med en betongpelare där dess analytiska linje förenas
18
3.2 Laster
Laster kan införas i modellen genom Revit Structure eller genom Robot Structural Analysis. För att modellera laster i Revit Structure används verktyget Loads under fliken Analyze. Ytterliggare en informationsbox, Figur 3.7, framkommer i programmet med mer information om vilken slags last som ska tillföras modellen. Bland de valbara lasterna finns punkt- linje- och arealast att välja bland. Lasternas belastningskrafter och moment kan redigeras före eller efter utplacering av last. (Argérus
& Hasselberg, 2011)
Figur 3.7- Informationsruta om vilken last som kan tilläggas modellen i Revit Structure
Lasterna kan väljas att placeras i modellen på två alternativa sätt. Det ena sättet är med laster såsom Point Load, Line Load och Area Load vilka placerar lasterna i den strukturella modellen. Lasterna kan då placeras ut på var element med avseende till den nivå elementet har angivet.
Lasten synliggörs endast i den strukturella modellen och har ingen anknytning till den analytiska modellen. Det andra utplaceringsalternativet är att använda Hosted Point Load, Hosted Line Load och Hosted Area Load som placerar ut lasterna i den analytiska modellen. Vilket presenteras i den analytiska presentationen i detta avsnitt.
Laster kan även tillämpas i Robot Structural Analysis. I dialogru- tan Load Definition, se Figur 3.8, finns ett flertal laster att tillämpa mo- dellen. I fliken som behandlar egenvikter och massor kan egenvikternas ritning och egenskaper behandlas. Externa lasterna kan placeras på no- der, balkar eller plattor. Lastutformningen är mer avancerad i Robot Structural Analysis än i Revit Structure där specifika laster kan tilläm- pas modellen. Exempelvis kan trapetsformade laster och termiska laster med definieras i Robot Structural Analysis.
Kap. 3 Strukturell och analytisk presentation
19
Figur 3.8- Load Definition i Robot Structural Analysis som används för att tillämpa laster
3.2.1
Analytisk presentation
Laster såsom Hosted Point Load, Hosted Line Load och Hosted Area Load placeras direkt på den analytiska linjen. Om laster utan Hosted tillförs modellen placeras dessa på det plan elementet är beläget i och har inget hänseende till den anlytiska linjen som i det här fallet är placerat i toppen av balkelementet. Den analytiska linjen omplaceras med Pro- jection-funktionen och väljs till Center of Element. I Figur 3.9 visas denna omplacering och hur lasterna fortfarande är knutna till elementets nivå och inte till elementets analytiska linje. I Figur 3.10 placeras en Hosted Line Load på balkelementet. Efter en justering av den analytiska linjen förflyttas även lasterna med denna. Laster med Hosted är förenade till den analytiska linjen. Laster som placeras på nivåer kommer inte att uppfattas korrekt i Robot Structural Analysis och bör revideras till Hosted Load för en anknytning till den analytiska linjen. Annars måste nya laster anges i Robot Structural Analysis. Detta tillvägagångssätt presenteras i avsnitt 3.2.
Figur 3.9 – En Line Load utplacerade på ett balkelement där den analytiska linjen justeras från Auto-Detect till Center of Element
20
Figur 3.10 – En Hosted Line Load utplacerad på ett balkelement där den analytiska linjen juste- ras från Auto-Detect till Center of Element
3.3 Material
I Revit Structure kan material konfigureras specifikt till varje model element. Då stålkvaliteten ska väljas finns flera avpassningar att till- lämpa, dels vilket stålsort konstruktionen ska bestå av samt stålets be- räkningsbara egenskaper; exempelvis beteende, elasticitetsmodul, tyngd m.m. I Revit Structure tillämpas elementets icke-grafiska inform- ation den strukturella modellen. Informationen är även kopplad till de analytiska linjerna och uppfattas även därför i Robot Structural Analy- sis. Den grafiska information som endast kan tillämpas elementet i Re- vit Structure, exempelvis kulör, återfinns endast i den strukturella mo- dellen och kan därför inte redovisas i Robot Structural Analysis.
21
4. UNDERSÖKNINGAR
I detta avsnitt presenteras modellens två sätt att exportera och uppdatera mo- deller mellan programvarorna Revit Structure och Robot Structural Analysis;
genom IFC-systemet och med Autodesks tilläggsprogram Robot Structural Analysis. De två fallstudierna som undersöker integrationen mellan program- varorna presenteras samt resultat från enskild studie. Efter varje fallstudie presenteras en diskussion vilken berör enskild undersökning.
4.1 Överföring med IFC-format
En Revitmodell exporteras till ett IFC-format med vyn IFC2x3 Coordi- nation för att genom denna metod bli kompatibel med beräkningspro- grammet Robot Structural Analysis. Vid exporteringen av en modell från Revit Structure till IFC-formatet exporteras inte de analytiska lin- jerna i elementeten, detta redovisas i Revit Structure innan exporte- ringsprocessen, se Figur 4.1.
Figur 4.1 - Exportering med IFC-system, informationsruta i Revit Structure som visar att de analytiska linjerna inte exporteras
Då denna överföringsmetod inte fungerade mellan Revit Structure och Robot Structural Analysis används tilläggsprogrammet Robot Structural Analysis Extensions som överföringsmetod i fallstudie 1 och 2.
4.2 Överföring med Robot Extensions
Med tilläggsprogrammet Robot Extensions, som skapats av återleveran- tören Autodesk, kan modeller exporteras och uppdateras mellan Revit Structure och Robot Structural Analysis. Olika inställningar kan tilläm-
22
pas i överföringen för att underlätta exempelvis beräkningar på speci- fika konstruktionsdelar. Tilläggsprogrammets egenskaper presenteras i avsnitt 4.2.1 och 4.2.2.
4.2.1
Exportera
Då en överföring mellan Revit Structure och Robot Structural Analysis ska genomföras används analys- och designprogramet Robot Extens- ions, även kallad Robot Structural Analysis Link. Detta tilläggsprogram kan utföra beräkningsanalyser som behandlar linjära, materiella, dy- namiska, seismiska, icke-linjära, geometriska och knäckning.
Då en beräkning genomförts och det visat sig att strukturen inte kla- rat de belastningar som tillförts kan strukturen justeras. Modellöverfö- ring genom Robot Structural Analysis möjliggör enligt Autodesk för- ändring i: geometri och ursprunglig struktur, tvärsnittsmått på sektion- er, material, förstärkningar, stela länkar, laster och stöd.
Basic Options
Under fliken Basic Options, se Figur 4.2 i integrationen med Robot Structural Analysis kan grundläggande alternativ definieras för att han- tera informationsöverföringen. Används inte denna metod blir inform- ationshanteringen svårförstådd och modellen felstrukturerad.
Scope and correction:
Det finns flera sätt att överföra Revitmodellen till Robot Structural Analysis. Det alternativ som är markerad som en standarsinställning vid start är att hela Revitmodellen beaktas vid överföringen. Alternativ finns att välja då endast vissa objekt ska överföras till från Revit Structure till Robot Structural Analy- sis. Markeras rutan Execute model correction in Robot görs en kor- rigerande modell i Robot Structural Analysis.
Self-weight:
För att tilldela Revitmodellens egentyngd väljs ett alternativ i rullistan under särskilt avsnitt. Listan innehåller olika lastfall som definieras på Revitmodellen och används även på modellen i Robot Structural Analysis. Alternativet är att ignorera egen- tyngden i Revit då inget av programvarorna tar hänsyn till denna parameter vid integration dock tilldelas modellen auto- matiskt det första lastfallet efter en beräkning i Robot Structural Analysis.
Kap. 4 Genomförande
23
Bar and releases:
Hur element i modellen ska kopplas samman, dvs. fast inspända eller ledade, kan väljas i denna parameter. De två alternativ som framkommer är att använda eller att inte använda Revit Structu- res egna inställningar. Används inte Revit-inställningar erhålls modellen automatiskt kopplingen fastinspänd-fastinspänd i Ro- bot Structural Analysis. Används Revit-inställningar så överförs kopplingen som valts i Revit Structure till Robotmodellen om detta alternativ väljs.
Figur 4.2 - Vid Integration med Robot Structural Analysis kan modeller exporteras från Revit Structure till Robot Structural Analysis med hjälp av verktyget Send Options, Basic Options
Additional Options
Då grundläggande alternativ för överföring har hanterats finns ytterli- gare alternativ att behandla. Dessa är inte heller ett måste men under- lättar informationshanteringen mellan programmen, se Figur 4.3.
Materials:
Materialhantering sker under denna parameter där tre alternativ finns. Endast kan material från Robot Structural Analysis marke- ras vilket betyder att varje element tillskrivs ett material i Robot Structural Analysis från en materialdatabas. Annars kan lik- nande material definieras i Robot Structural Analysis som är identiska Revit Structure. Ett ytterligare alternativ är att Robot
24
Structural Analysis väljer ett material som bäst matchar paramet- rarna från Revit Structure.
Curtain walls:
Vid överföring av utfackningsväggar mellan programmen kan fönsterposter hanteras. Den analytiska modellen kan överföras endast som en enhetlig vägg utan att hänsyn tas till fönster eller som en vägg med fönster. Även en detaljerad modell kan använ- das där enskilda fönsterposter beaktas.
Transfer:
I Robot Structural Analysis placeras den analytiska linjen så att den är centrerad i elementet. Väljs alternativet Use drawing model offsets as analytical ändras Robotmodellen så att den blir identisk Revitmodellen men de analytiska linjerna ändrar plats och cen- treras. Planvyer som placerats i Revit Structure kan definieras som bakgrund i Robot Structural Analysis. Även armering och stålanslutningar som definierats i Revit Structure kan väljas att överföras till Robotmodellen genom markering av respektive pa- rameter.
Figur 4.3 - Vid Integration med Robot Structural Analysis kan modeller exporteras från Revit Structure till Robot Structural Analysis med hjälp av verktyget Send Options, Additional Options
Kap. 4 Genomförande
25 4.2.2
Uppdatera
Då en Revitmodell exporterats till Robot Structural Analysis kan änd- ringar genomföras i Robotmodellen som sedan uppdateras till Revit- modellen genom tilläggsprogrammet Robot Structural Analysis. Innan alternativet uppdatera väljs kan alternativet Use Autodesk Robot Structural Analysis RTD file markeras. Då sparas Revitmodellen i ett RTD-format som stöds av Robot Structural Analysis.
Sedan tillämpas alternativet uppdatera där ytterligare inställning- ar kan genomföras, se Figur 4.4.
Scope – consider current selection:
Endast kan hela modellen eller delar av modellen uppdateras från Revit Structure till Robot Structural Analysis eller vice versa. Valet av modell och till vilket program modellen ska upp- dateras sker genom att markera Select modified elements in Revit Structure då Revitmodellen överförs till Robot Structural Analy- sis.
Transfer:
Vid uppdateringen av en modell kan alternativ väljas om vad som ska medfölja modellen vid överföring mellan programva- rorna. Inställningar omfattande interna krafter och reaktioner, armering, erforderlig armeringsresultat och stålknutpunkter kan väljas att medföra modellen i exporteringen.
Figur 4.4 – Vid Integration med Robot Structural Analysis kan modeller uppdateras från eller till Robot Structural Analysis med hjälp av verktyget Update Option
26
4.3 Fallstudie 1 – Kompatibilitet med element
Avsnitt 3.1 beskriver de olika element som tillämpas i Revit Structure och hur den analytiska linjen placeras i datumelementeten beroende på de inställningar som valts. Då två eller fler element ska möta varandra och bilda en konstruktionsmodell måste den analytiska linjen vara kompatibel i den strukturella modellen. Det finns flera inställningsmöj- ligheter att tillämpa vid placering av element men det är betydelsefullt att veta vilken inställning som är optimal att använda för att erhålla en modell som fungerar i både Revit Structure och Robot Structural Ana- lysis. I denna metod prövas inställningarna då elementens analytiska linje hanteras automatiskt och manuellt i Revit Structure.
4.3.1
Hur element uppfattas efter exportering till Robot
För att erhålla en struktur i Revitmodellen som överensstämmer med modellen i Robot Structural Analysis krävs att elementen kopplas ihop korrekt. Då den analytiska linjen är kompatibel i Revitmodellen uppstår en nod i Robotmodellens knutpunkter vilket är viktigt vid beräkning av ramverk. Då kompatibilitet inte återfinns i modellen bildas två noder vilket leder till instabilitet och en eventuell beräkningsproblematik.
Först valdes Auto-Detect som inställning till elementen och sam- mankopplingen av de analytiska linjerna blev kompatibel automatiskt. I Robotmodellen som åskådliggörs i mitten av Figur 4.5 har balkelemen- ten förflyttats upp från balkens övre fläns, där den analytiska linjen är placerad, till centrum där elementets tyngdpunkt existerar. Efter en överföring av modellen från Revit Structure till Robot Structural resul- terades en felaktig verklighetsbild i Robotmodellen.
Figur 4.5 - Vid användning av Auto-Detect på element. Till vänster en figur på Revitmodellen, till höger synliggörs Robotmodellen efter överföring. Figuren i mitten åskådliggör Robotmo- dellens strukturella element. Figuren till höger åskådliggör Robotmodellens analytiska linjer där noden som uppstått efter överföringen är utmarkerad.
När en manuell justering med Projection genomförs och balkens analy- tiska linje anges till Center of element är fortfarande den analytiska linjen kompatibel i Revitmodellen vilket åskådliggörs till vänster i Figur 4.6.
Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1
27 Trots manuell justering av den analytiska linjens placering sker ingen skillnad i Robotmodellen efter överföring. Modellen visar fortfarande en felaktig verklighetsbild. Detta beror på att Robot Structural Analysis placerar den analytiska linjen i elementets tyngdpunkt oberoende av hur linjen är placerad i Revitmodellen.
Figur 4.6 - Vid användning av inställningen Projection - Center of Element. Objektet till vänster åskådliggörs Revitmodellen, i mitten synliggörs Robotmodellen i 3D efter överföring.
Objektet i mitten åskådliggörs Robotmodellens strukturella element. Objektet till höger åskådliggör Robotmodellens analytiska linjer där noden som uppstått, efter överföring, är utmarkerad.
Den vänstra balken placeras nu ovan pelaren för ytterligare ett försök till ett överensstämmande av modellerna i de olika programmen. Den högra balken behåller sina inställningar för att visualisera en skillnad efter överföring mellan programmen. Då balken placerats ovan pelaren och inställningen Auto-Detect används flyttas den analytiska linjen automatiskt till balkens nedre fläns och kopplas ihop med pelarens överkant vilket åskådliggörs i Figur 4.7 till vänster. Den högra balkens analytiska linje anpassar sig efter den vänstra balkens placering då båda balkelementen har inställningarna Auto-Detect. Vid export av modellen till Robot Structural Analysis sker samma procedur som i tidigare över- föring mellan programmen. Balkelementet anpassar sig till elementets tyngdpunkt beroende den analytiska linjens placering. Då produkt- ionsmodellerna i Revit Structure är olika utseendemässigt skapas ändå lika beräkningsmodell i Robot Structural Analysis.
Figur 4.7 - Balken placeras ovan pelare och den analytiska linjen placeras i balkens nedre fläns då Auto-Detect används efter överföring. Objektet i mitten åskådliggör Robotmodellens struk- turella element. Objektet till höger åskådliggör Robotmodellens analytiska linjer där noden som uppstått efter överföring är utmarkerad.
En ny placering av den analytiska linjen väljs i balkelementet i Revit Structure. Funktionen Projection med inställningar Center of Element
28
tillämpas på balkelementet till höger som då erhålls en centrerad analytisk linje, se Figur 4.8. Då balken placerats ovan pelare med centrerad analytisk linje blir balkelementet överensstämmande i de båda programmen eftersom tyngdpunkten är oförändrad. Problemet som uppstår då är att den analytiska strukturen är okontinuerlig och två noder skapas den analytiska modellen i Robot Structural Analysis.
Utförs beräkningar på en sådan struktur med två noder uppstår instabilitet i modellen.
Figur 4.8 - Balken placeras ovan pelare och den analytiska linjen placeras med Projection - Center of element. Till vänster åskådliggörs Revitmodellen, objektet i mitten åskådliggör Ro- botmodellens strukturella element. Objektet till höger åskådliggör Robotmodellens analytiska linjer där noder som uppstått efter överföring är utmarkerad.
För att erhålla en Revitmodell att överensstämma med samma Robot- modell efter överföring mellan programmen krävs att manuella inställ- ningar utförs vid placering av elementets analytiska linje.
Hantering av dubbla noder
I Revit Structure finns verktyget Analytical Model Tools för att för- hindra duplicerade noder och genererade fel i överföringsprocessen till Robot Structural Analysis, se Figur 4.9. Dessa verktyg kontrollerar ex- empelvis att varje strukturellt element har ett korrekt stöd, om inte ge- nereras felmeddelanden i överföringen till Robot Structural Analysis.
Kontroll av de fysiska elementens analytiska linje genomförs och ett toleransintervall kan konfigureras för sammankopplingen mellan lin- jerna. Denna procedur är viktig om modellen ska modelleras om och nya element ska tilläggas. Ett verktyg som används i Revit Structure är att manuellt justera läget på balkarnas slutnoder för att erhålla ett kon- tinuerligt system. Då manuell justering av slutnoderna genomförs för ett element blir inställningen automatiskt Projection och inte Auto- Detect. Med detta verktyg behålls kontinuiteten av de analytiska linjer- na. De analytiska linjer som är knutna till noden justeras med noden vilket ger en kontinuitet i den analytiska modellen. Problemet med denna metod är att de strukturella elementens mått justeras och en fel- aktig beräkningsbar modell bildas.
Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1
29
Figur 4.9 - Revit Structure Analytical Model Tools i Revit Structure används för att kontrollera den analytiska modellen i Revit Structure innan exportering till Robot Structural Analysis
I Robot Structural Analysis kan dubbla noder uppkomma då den analy- tiska linjen ej är kompatibel i Revitmodellen. En nod förenar två ele- ment och bildar en knutpunkt. Structure Correction och Detailed Structure Correction är verktyg i Robot Structural Analysis som sammansluter dubbla noder till en gemensam nod, se Figur 4.10. I inställningsrutan Structure Connection kan ett intervall väljas för vilket avstånd mellan dubbla noder som ska förenas till en nod. Vid sammanförandet av dubbla noder i denna metod finner programvaran en medelpunkt mel- lan noderna där de dubbla noderna förenas. Liksom med användandet av Analytical Model Tools i Revit Structure justeras även här elemen- tens mått då de är kopplade till en nod vilket bidrar till felaktiga beräk- ningar. För att sammansluta analytiska linjer i Detailed Structure Cor- rection väljs vilka noder, linjer, plan eller karakteristiska punkter som omkringliggande noder ska ansluta till samt ett intervall som avgör inom vilket avstånd noderna ska anslutas.
Figur 4.10 – Inställningar som hanterar dubbla noder,. Till vänster Structure Correction i Robot Structural Analysis. Till höger visualiseras Detailed Structure
Denna metod justerar dock hela elementet, exempelvis om nod 1 sam- mansluts med nod 2 kommer alla element kopplade till nod 1 att juste- ras till nod 2. Detta visualiseras i Figur 4.11 där cirkeln runt nod 1 re- presenterar det intervall som nod 2 är inom.
30
Figur 4.11 - Användningen av Detailed Structure Correction i Robot Structural Analysis samt hur denna metod påverkar sammanföring av dubbla noder och deras tillhörande element.
Rigid Link är ett alternativ till Detailed Structure Correction som förbinder en modells analytiska linje mellan pelarelement och balkelement. I beräkningarna verkar denna som ett oändligt styv ramelement utan tyngd för att kunna genomföra beräkningar i Robot Structural Analysis. En Rigid Link kan användas vid pelare som överlappar men nödvändigtvis inte ansluter till ett balkelement för skapandet av en kontinuerlig analytisk modell. Då balkelement som omfattar flera pelare ska använd Rigid Link i Revit Structure väljs inställningarna yes, no och from column för att anpassa vilka pelare som ska anslutas med Rigid Links. Då inställningen anger yes tillämpas en rigid link från balkens analytiska linje till alla anslutna pelares analytiska linjer. Likaså exkluderas alla pelare vid inställningen no. Då enbart vissa av de anslutna pelarna ska anslutas med en rigid link används inställningen from column, där ett specifikt val av vilka pelare som ska länkas kan genomföras.
I Figur 4.12 visualiseras en egenmodellerad modell vars knutpunkt är mycket enkel och därför används inställningen yes för att säkra att pelarens analytiska linje länkas till balkens analytiska linje. Då en exportering till Robot Structural Analysis genomförs följer denna länk med och symboliseras med en tjockare linje. Rigid Links kan även tillämpas i Robot Structural Analysis där dem verkar på samma sätt.
Oavsett vilken programvara Rigid Links tillämpas i medföljer den modellen vid överföringen.
Figur 4.12 – Balken placeras ovan pelare och den analytiska linjen placeras Projection - Center of element. Till vänster en figur på Revitmodellen. I mitten åskådliggörs Robotmodellens strukturella element. Till höger synliggörs modellen med Rigid Links efter exportering till Ro- bot Structural Analysis.
Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1
31 Till skillnad från Structure Correction, Detailed Structure Correction och användandet av Analytical Model Tools där nodernas tillhörande element förflyttas med noden behåller elementen sina mått med Rigid Links. Detta är en användbar funktion då strukturen i Revit Structure ska överensstämma med strukturen i Robot Structural Analysis efter en exportering av samma modell.
4.3.2
Tillvägagångssätt
Metoden baseras på att modellera i Revit Structure för att sedan expor- tera modellen till Robot Structural Analysis där beräkningar utförs. En förändring sker i Revitmodellen för att sedan uppdateras till Robotmo- dellen, se Figur 4.13.
Figur 4.13 – Tillvägagångssätt för fallstudie 1
Först utförs en knäckningsberäkning i Robot Structural Analysis för att undersöka inställningarna Auto-Detect och Projection som tillämpats Revitmodellen. En Revitmodellen innehållande ett balkelement som tillämpats Auto-Detect exporteras till Robot Structural Analysis där las- ter anges modellen och beräkningar utförs. I denna undersökning anges lasterna till modellen i Robot Structural Analysis då avsnitt 4.4.1 be- handlar i vilket programvara lasterna lämpligast tillämpas modellen.
Balkelementet justeras sedan till en manuell inställning, Projection, där Center of Element väljs och informationen uppdateras till Robotmo- dellen. Där genomförs ytterligare en knäckningsberäknings och resulta- ten analyseras och diskuteras.
Efter denna undersökning genomförs en knäckningsberäkning på liknande modell med tillämpning av verktyget Rigid Links. En Revit- modell innehållande ett balkelement med inställningen Projection - Center of Element, där den analytiska linjen placeras i balkens centrum, exporteras till Robot Structural Analysis. I Robotmodellen införs Rigid Links och laster för att sedan utföra en knäckningsberäkning. Balkele-
32
mentet justeras till Projection – Top of Element, där den analytiska lin- jen placeras i balkens övre fläns, för att uppdateras till Robot Structural Analysis. Ytterligare en beräkning genomförs på modellen och resulta- ten mellan beräkningsresultaten analyseras.
4.3.3
Knäckningsberäkning med Auto-Detect och Projection
Modellen som används i denna undersökning är en egen modell bestå- ende av en balk och två pelare som sammansluter i knutpunkterna. De laster som tilldelas modellen anges i Robot Structural Analysis. Vilka är egentyngden och en utbredd last på 50 kN/m och placeras på balkele- mentet, se Figur 4.14. Till modellen anges interna krafter och kapa- citeter i Robot Structural Analysis för knäckningskontrollen.
Figur 4.14 – Figuren till vänster föreställer analysmodellen som används i fallstudie 1 med knäckningskontroll, den analytiska linjen representeras i orange. Figuren till höger visar den samma konstruktion i Robot Structural Analysis med en pålagd last på balkelementet
Knäckningsberäkning med Auto-Detect
I första fallet i den här undersökningen placeras den analytiska linjen med inställningen Auto-Detect. Pelarnas analytiska linjer placeras auto- matiskt i centrum av elementen och balkens analytiska linje placeras automatiskt i balkens övre fläns och ansluter till pelarens linje i över- kant, se Figur 4.15. I Robot Structural Analysis uppfattas modellen an- norlunda och liksom beskrivet i avsnitt 4.3.1 flyttas balken upp så att den analytiska linjen placeras i balkcentrum, dvs. en halv balkhöjd.
Kap. 4 Genomförande – Fallstudie 1
33
Figur 4.15 – I den första figuren visas Revitmodellen med mått och de analytiska linjernas placering med Auto-Detect. De två objekten till höger visar modellens analytiska linje samt en 3D-modell i Robot Structural Analysis.
Inställningarna för utförande av en knäckningsanalys utförs i Robot Structural Analysis. Pelarens längs är oföränderlig i både Revit Structure och Robot Structural Analysis efter exportering därmed an- vänds modellens verkliga mått. För pelarelementet sätts längden till 10,00 m och bucklingskoefficienten till 0,7 pga. knäckningsfallet fast inspänd nedtill och ledad upptill, se Figur 4.16.
Figur 4.16 - Member Definition - pelarinställningar i Robot Structural Analysis
För en knäckningsanalys tillförs inre krafter till modellen och därmed kan knäckningsberäkningen genomföras. På sida 34 presenteras resulta- tet av knäckningsberäkningen i Robot Structural.
