کاربرد BIM در محاسبات سوله

BIM یا مدلسازی اطلاعات ساختمان روند تکاملی نمایندگی یک مدل مرکزی در رشته های مختلف مانند طراحی سازه، معماری، تاسیسات در مقوله طراحی سوله است. BIM در راستای بروزرسانی واقعی و چند بعدی، ایجاد داده های فراوان از طریق یک چرخه عمر پروژه برای پشتیبانی از ارتباطات (به اشتراک گذاری داده‌ها)، همکاری (بر روی داده های مشترک)، شبیه سازی (با استفاده از داده های مشترک برای پیش بینی)، بهینه سازی (با استفاده از بازخورد در داده ها به اشتراک گذاشته شده جهت بهبود طراحی)، اسناد، مدارک و تحویل پروژه ایجاد و سازماندهی می‌شود.

این پشتیبانی BIM در حال حاضر در بسیاری از بسته های نرم افزاری طراحی معماری و مهندسی اجرا می‌شود. این مقاله بر روی BIM برای ساختمان های صنعتی یا طراحی سوله به صورت همه جانبه تمرکز دارد.

سیستم سازه فلزی سوله پیش ساخته

اکثر ساختمان های صنعتی ازاسکلت فلزیساخته شده‌اند، اما در بعضی از کشورها، بتن پیش ساخته یا حتی یک فرم ترکیبی از قطعات فولادی و بتن ساخته شده است. این مقاله بر روی ساختمان های صنعتی فولادیبه ویژه ساختمان های فلزی پیش مهندسی شدهمتمرکز است.

صنعت ساخت و ساز سازه های فلزی در اوائل دهه 1900 با تولید ساختمان های کوچک برای استفاده از گاراژها، سایبان ها و پناهگاه ها برای بشر و تجهیزات به شمار می‌آید. بعدها به ساخت انبارها، آشیانه هواپیما و ساختمان های ذخیره سازی تبدیل شد. در دهه 1960، صنعت ساخت و ساز اسکلت فلزی با رونق در ساختمان های کشاورزی و صنعتی، سالن های تفریحی در خانه (تنیس)، فروش خودرو و مراکز خرید توسعه یافت.

سازه فلزی سوله پیش ساخته

برای کاهش هزینه ها، تولیدکنندگان مفهوم «پیش مهندسی» را بکارگیری کردند، جایی که آنها تصمیم به طراحی و ساخت یک گروه مشخص از ساختمان های استاندارد با عرض، ارتفاع و بارگذاری می‌گیرند. اکثر ساختمان های پیش ساخته شده از ترکیب خاصی که توسط سازنده ارائه شده، با تغییر طول، ارتفاع، اندازه دهانه، سیستم بارگذاری و پی با انتخاب محدودی ارائه می شوند. از یک کاتالوگ از قطعات استاندارد، سازنده به سرعت در میان طرح‌های موجود به منظور ایجاد یک پیشنهاد جدید درونیابی می‌نماید.

با این، سیستم‌های ساختمانی فولادی از طریق سال ها به مجموعه ای از عناصر سازه‌ای که با هم به عنوان یک سیستم سازه‌ای کارآمد کار می کنند، تکامل یافته است. در حالیکه تغییرات زیادی در زمینه وجود دارد، عناصر اساسی سیستم اسکلت فلزی سولهثابت هستند: قاب های خمشی اولیه، اعضای ثانویه (المان‌های دیوار و لاپه سقف)، روکش و مهاربند.

تمام تولیدکنندگان اصلی سیستم سازه فلزی با استفاده از ابزارهای رایانه ای برای طراحی سفارشی یک سیستم ساختمان و تمام اجزای ساختمانی، بر اساس مشخصات مشتری می باشند. با پیروی از قوانین ساختمان محلی و ملی، هرسیستم سازه فلزی به ابعاد مورد نیاز برای رفع شرایط بارگذاری با مصالح مشخص مهندسی و طراحی می‌شود.

سازه فلزی

چند راه حل نرم افزاری در بازار وجود دارد (تجاری و در خانه توسعه یافته) که در حالت دسته ای، تولید کامل جزئیات طراحی را انجام می‌دهند. سیستم های سازه فلزی سوله امروز نیز بسیار متفاوت از پیش هستند. ساختمان های فلزی بسیار متنوع هستند و می توانند بسیاری از فرآیندهای مختلف معماری را در اختیار شما قرار دهند تا ظاهر مورد نیاز برای برنامه های کاربردی مانند کلیساها، مدارس، مراکز خرید، ساختمان های اداری و غیره را فراهم کنید.

در حال حاضر مشتریان یک ساختمان بسیار سفارشی را بدون استاندارد واقعی درخواست می کنند. طول، عرض قاب، ارتفاع قاب، اندازه دهانه و همچنین سایر ابعاد دیگر گزینه های پیشنهادی را قبول نمی کنند. هندسه ساختمان تایید کننده آزادی معماری برای منعکس کردن مدرنیزم و وضعیت مالک ساختمان است. با این وجود، اجزای ساختمانی ساختمان های فلزی هنوز به گذشته “پیش مهندسی” اشاره می کنند: قاب های سفت و سخت ساخته شده از اعضای فولادی خمشی با مقاومت بالا به صورت مقاطع متغیر، اتصالات فولادی پیچ و مهره و یا جوش داده شده، پانل های سرد نورد شده و گریت‌ها، انواع پانل های سقف و دیوار، سیستم های مهاربندی.

طراحی سوله – فرآیند طراحی مهندسی یکپارچه

ساختمان های فلزی پیش مهندسی شده از یک سازه اصلی و یک اعضای ثانویه تشکیل شده‌اند؛ سازه اولیه شامل قاب های استاندارد اسکلت فلزی و مقاطع اعضا ثانویه پرلین‌ها، تیرهای فرعی و بادبندها و پی سوله صنعتی (شکل 1) است. در طراحی سوله مدل ثانویه شامل دیواره‌های جانبی و انتهایی، روکش، سیستم سقف، سایبان، جرثقیل، نیم سوله می‌باشد. وزن سازه اصلی، درصد اصلی هزینه ساختمان را تعیین می کند.

روند طراحی سوله جاری استفاده از اعضای اصلی با مقاطع متغیر در طول که از ورق‌های فولادی در کارخانه اسکلت فلزی ساخته می‌شود در ارتفاع و ضخامت‌های جان و بال متفاوت هستند (شکل 2). با این روش دهانه سوله تا 90 متر نیز قابل تصور است

همچنین پرلین‌ها مقاطع استاندارد معمولا از C،  Z و مقاطع سرد نورد شده هستند که قابل مقاوم سازی توسط استرات‌ها (لوله و قوطی) هستند. علاوه بر این، لاپه‌های سرد نورد شده قابل جایگزینی با جویست‌ها برای دهانه‌ها بلند می‌باشند.

طراحی سوله بهینه سازی :

در طراحی سوله بهینه سازی متغییرهای طراحی بسیار همواره یک چالش برای مهندسان می‌باشد. در گذشته شرکت‌های ساخت اسکلت فلری تمایل به محاسبه بسیاری از متغیرها برای سیستم‌های سازه استاندارد و تولید جداولی برای درون یابی جهت یک ساختمان جدید داشتند.

این مسئله انعطاف پذیری و دقت کافی در طراحی سوله را به دنبال نخواهد داشت. همچنین، طرح سوله اقتصادی نیز نخواهد بود. پیشرفت اخیر در متدلوژی طراحی برنامه ریزی ریاضی و الگوریتم های اکتشافی را ارائه می دهد که در یافتن حداقل وزن، با شروع یا بدون طراحی اولیه، با توجه به محدودیت های عملیاتی (حداکثر طول تیر، سرمایه موجود، کنترل های استانداردها طراحی اسکلت فولادی ، آتش و یا طراحی مقاطع سرد نورد شده بسیار سریع و کارآمد هستند. یک نمونه از مراحل متوالی بهینه سازی برای یک قاب نشان داده شده است

صنعتی شدن سازه های فلزی

صنعتی شدن سازه های فلزی موازی با تولید انبوه است؛ با این حال، هر پروژه متفاوت از دیگری است و نیاز به ارزیابی قیمت خاص با ابعاد، بهره وری و انتخاب مشتری دارد. فرآیندمحاسبه قیمت، بر اساس طراحی مهندسی خودکار، شیوه تکنولوژی BIM را نشان می دهد. مدل سازه ای با اطلاعات فنی (جزئیات مهندسی) و همچنین اطلاعات تجاری یا اقتصادی (هزینه عناصر) در یک راه حل یکپارچه همراه می‌شود. رابط کاربری یک راه حل نرم‌افزاری یکپارچه با سطح صلاحیت کاربر سازگار است.

مهندسان فروش و/یا سازندگان / طراحان سوله صنعتی‌ آموزش دیده به راحتی قالب های BIM تولید شده توسط شرکت مهندسی را تولید می کنند که مدل شامل بارگذاری، شرایط تکیه‌گاهی و غیره می سازد را اعمال کرده و به کار می‌گیرند. با استفاده از این روش بلک باکس، طراح هنوز از موقعیت پیش فروش خود در ایجاد یک سازه بهینه سازی شده، که از آن یک پیشنهاد قیمت تولید می شود پیش می‌رود.

در محاسبات سوله واضح است که مدل ثانویه نیز باید تعریف شود تا تصویر نهایی کامل یک پروژه ارائه گردد. در چند مورد، سازه اعضای ثانويه تأثير مهمي بر ساختار اوليه دارد، مثلا، موقعیت بادبندها توسط درب ها و پنجره ها محدود مي‌شود، طراحی لاپه و استرات‌ها تحت تأثير نوع ورق و … قرار می‌گیرد. بدین معنی است که سیستم نرم افزاری پایه نیاز به توانایی‌های مدل سازی کامل، تجسم کل پروژه و ایجاد یک قیمت گذاری درست از مصالح از جمله لوازم جانبی دارد

این قیمت مصالح پایه ای برای برآورد قیمت اسکلت فلزی است. هر شرکت ساخت و اجرای اسکلت فلزی دارای قوانین خاصی برای تخمین هزینه های واقعی مصالح، تولید، نصب، حمل و نقل و غیره است.

BIM اسناد پیشنهاد کامل (پیشنهاد قرارداد، طراحی مهندسی، ترتیب نقشه ها، جزئیات، لیست مصالح و جزئیات هزینه) پیوند مستقیم به سیستم های CRM و ERP، امکان ادغام فرایند ارائه در سازمان عملیاتی شرکت را فراهم می آورد

. پس از دریافت سفارش، داده های قبل از طراحی آماده شده از بالا مورد استفاده قرار می گیرد تا طراحی را با استفاده از ابزارهای مشابه با آزادی مهندسی بیشتر و با استفاده از مهندسین ساختمان انجام دهند. پس از تکمیل طراحی مهندسی، اطلاعات نهایی طراحی به نرم افزار ساخت با استفاده از قالب های مبادله استاندارد مانند Stepsteel یا آخرین IFC (کلاس های پایه صنعت) ارسال می شود که از طریق آن اطلاعات شیء سازه‌ای با نرم افزار برنامه ریزی و ساخت محصول به اشتراک گذاشته می شود. روش های ساخت به داده های هندسی برای آماده سازی فرایندهای تولید برش، سوراخ‌کاری، جوشکاری و غیره قطعات ساختمان اضافه می شوند.