Efektivní výměna dat mezi statikem a projektantem

S rostoucím využíváním počítačů při projektování se stále zvyšují nároky na výměnu informací mezi jednotlivými programy. Přenos dat může probíhat různým způsobem – od předávání jednotlivých výkresů až po integrovaný digitální model budovy (Building Information Modeling). Jednou z možností, jak vzájemnou výměnu dat zefektivnit, je přímé propojení programů, kdy se nepoužívají standardní výměnné formáty, ale data putují přes připravené rozhraní přímo z programu do programu. Na přímé propojení programů se zaměřuje také firma Ing. Software Dlubal, která vyvíjí programy pro statické výpočty.

Specifika statických programů
Programy pro statické výpočty se vyznačují několika zvláštnostmi, které výměnu dat s projektanty komplikují. Na rozdíl od projektantů statik nepracuje s přesným (fyzickým) modelem navrhované budovy, ale vytváří zjednodušený výpočetní (analytický) model. Místo trámů a sloupů tedy statik používá pruty, jejichž geometrie je daná osou a zvoleným průřezem. U desek, stěn a skořepin vytváří pouze střednici plochy s číselně zadanou tloušťkou. Statik tedy potřebuje jiné informace než projektant nebo architekt.                                                                               
Výměnné formáty                                                                                       Přenos dat mezi programy pomocí souborů patří v praxi stále mezi nejpoužívanější způsoby výměny informací. Proto také programy firmy Ing. Software Dlubal podporují celou řadu výměnných formátů. Kromě běžného formátu DXF, který přenáší pouze základní informace o geometrii konstrukce (tzv. čárový model), má uživatel k dispozici několik specializovaných formátů určených pro určitou oblast. Jsou to např. formáty DSTV a SDNF pro výměnu informací o ocelových konstrukcích, které umí přenést také údaje o průřezech, materiálech, kloubech, podporách, natočení a excentricitách prutů, zatížení apod. Některé další formáty byly vyvinuty ve spolupráci s konkrétním výrobcem programu. Jedná se např. o programy AutoCAD, Nemetschek Allplan, SCIA Engineer, CADKON RCD, Glaser, Stracon nebo Bentley ProSteel a ProConcrete. Programy Dlubal podporují také univerzální formát IFC (Industry Foundation Classes), který umožňuje přenášet celou řadu informací o modelu budovy. Šíře záběru formátu IFC ale není vždy zárukou úspěchu, protože se v praxi stává, že co se podaří vyexportovat z jednoho programu, nemusí umět načíst jiný program. Pokud např. v CAD systému nemáme možnost zadat např. posuvnou podporu nebo kloub na konci prutu, nemůžeme tyto informace samozřejmě ani přenést pomocí výměnného souboru.           
                                                  3D model zastřešení výstaviště Fiera Milano v programu RSTAB

Kromě nejednotnosti ve struktuře dat má výměna pomocí souborů další zásadní nevýhodu a tou je obtížná aktualizace dat. Při tomto způsobu přenosu se zpravidla vždy jedná o jednosměrný a jednorázový přenos. Pokud dojde následně ke změně modelu v jednom z programů, není většinou možné tyto změny nějakým jednoduchým způsobem zohlednit v druhém programu.                                                               
Přímé propojení programů                                                                                        
Aby přímé propojení mohlo vzniknout, musí oba programy splňovat několik podmínek. Především by se mělo jednat o plně prostorové objektově orientované programy, které disponují programovatelným rozhraním, pomocí něhož je možné přistupovat k jednotlivým objektům modelu.

Společnost Ing. Software Dlubal spolupracuje na vývoji přímého rozhraní s několika softwarovými firmami. Pro podrobnější popis jsme zvolili dva CAD systémy, které jsou oblíbené i v Čechách – programy Tekla Structures pro návrh ocelových a betonových konstrukcí a SEMA pro návrh dřevostaveb.    
Dlubal – Tekla Structures                                                                              
Výměna dat pomocí přímého propojení programů firem Dlubal a Tekla prošla dlouholetým vývojem. Uživatel může přímo v programu Tekla Structures automaticky vygenerovat na základě 3D modelu konstrukce výpočetní model. Tento statický model převezme z původního fyzického modelu potřebné informace o prutech (průřezy a materiály), jejich vzájemného napojení (klouby na koncích prutů) a polohu vůči ostatním prutům (excentricity). V místech podepření konstrukce se automaticky do modelu vloží příslušné typy podpor. V rámci statického modelu je možné rovněž zadat zatížení konstrukce a dokonce definovat kombinace zatěžovacích stavů. Vygenerovaný statický model se dá v programu Tekla Structure zobrazit současně s fyzickým modelem, což usnadní kontrolu a zjednoduší jeho další případné úpravy.

Konstrukce zastřešení výstaviště Fiera Milano

Připravený statický model v programu Tekla Structures je možné exportovat do programu RTAB nebo RFEM firmy Dlubal. Podmínkou je, aby byly oba programy instalované na jednom počítači. Při exportu statického modelu dojde automaticky ke spuštění programu Dlubal a načtení konstrukce, přenos dat je realizován pomocí tzv. rozhraní COM. Přímé propojení maximálně zjednoduší výměnu dat, uživatel není nucen provádět složité nastavení a zároveň se omezí chybovost. Navíc je možné provádět následnou aktualizaci modelů – poté, co se připravený statický model přenese z Tekla Structures do programů Dlubal, tam se spočte a upraví, je možné změny v konstrukci (např. v geometrii konstrukce, ve velikostech průřezů, odstranění nebo přidání nových prutů) přenést znovu zpět do Tekla Structures a původní model tak pozměnit podle požadavků statika.                                                     
                                                  Statický model v programu Tekla Structures

Zatímco v předchozích verzích Tekla Strucures byl nástroj pro přenos modelů vyvíjen programátory Tekly, po vzájemné dohodě byl vývoj rozhraní mezi oběma programy přenesen do vývojového střediska firmy Dlubal v Praze. Od loňské verze Tekla Structures 17 je k dispozici zcela nové rozhraní založené na nejmodernějších technologiích .NET podporujících 64bitové operační systémy, na které řada uživatelů Tekly přechází.                                                                                                
Dlubal – SEMA                                                                                          
Programy německé společnosti SEMA GmbH pro navrhování dřevostaveb v minulosti obsahovaly integrovaný modul pro statické posouzení jednotlivých prvků. Uživatele však omezoval v tom, že byl závislý pouze na tomto jednom statickém programu a neměl možnost volby jiného statického programu, který již vlastnil. Ostatní statické programy naopak narážely na komplikace při exportu dat pro vytvoření statického modelu.

Statický model dřevěné konstrukce v programu SEMA a model v RSTABu načtený z programu SEMA

S novou verzí SEMA Experience V 11.5, která byla uvedena na trh v prosinci 2011, byl do programu přidán zcela nový modul pro rychlé vytvoření statického modelu. Uživatel tak může kdykoli pomocí jednoho tlačítka nechat vygenerovat „3D osový a uzlový model pro statiku". Pro každý prostorový dřevěný či ocelový prvek je automaticky vytvořen osový prut, v místech, kde se nachází např. styk krokve a vaznice, je vložen uzlový bod. K dispozici jsou funkce pro automatické prodloužení prutů do styku s dalším prutem, zkrácení krátkých přesahů prutů apod. Kromě toho je samozřejmě možné tento prutový model libovolně dále ručně upravovat. Takto vytvořený statický model konstrukce se dá zobrazit ve formě prutové konstrukce, pro lepší kontrolu může být průhledně viditelná také původní konstrukce. Dalším stiskem tlačítka „Export statického a uzlového modelu" se provede export nejen do univerzálního formátu prostorového 3D DXF, ale je připraven i přímý export do programů firmy Dlubal. Jsou-li na stejném počítači instalované oba programy, ihned po exportu se automaticky spustí program firmy Dlubal a statický model se v něm zobrazí. V opačném případě se exportovaný model může uložit jako soubor.     


Takto přenesený model obsahuje informace nejen o geometrii konstrukce, ale také o použitých průřezech a materiálech, podporách a tuhých vazbách. Zároveň se automaticky vytvoří tzv. sady prutů s převzatým názvem podle typu prvku (např. sloupek, štítová pásnice apod.), které zlepší orientaci v modelu a přehlednost posudků. Díky tomu, že je možné statický model v programu SEMA předem připravit (automaticky napojit pruty, odstranit přesahy apod.), se sníží nutnost dodatečných úprav v programech Dlubal.                                                                                                  
Příklady z praxe                                                                                       
Jedním z projektů, kde hrála důležitou roli výměna dat mezi statikem a projektantem, je stavba zastřešení výstaviště Fiera v Miláně. Vzhledem k rozsáhlosti a tvarové složitosti ocelové konstrukce nebylo možné projekt realizovat jinak než s plnou podporou výkonných 3D programů. Od architekta, přes projektanta a statika až po výrobu a montáž se pracovalo výhradně s 3D digitálním modelem, který se přenášel mezi všemi zúčastněnými programy.

Dalším příkladem je projekt rozsáhlého bytového komplexu ve městě Wörgl v Rakousku, který byl na žádost investora důsledně provedený metodikou BIM. Tímto způsobem zde vznikl nejen architektonický návrh, statický výpočet a výkresová dokumentace, ale digitální model budovy pomáhal např. při sestavování harmonogramu postupu prací nebo organizaci výběrových řízení.

zdroj: Petr Míchal, spol. Dlubal