Особенности визуального программирования для проектирования мостовых сооружений на основе информационного и параметрического моделирования

Технический прогресс значительно способствовал расширению внедрения информационного моделирования зданий (BIM) в управление строительными проектами. Несмотря на это, подход BIM в основном применялся к проектам строительства зданий, при этом инфраструктурным проектам, таким как мосты, уделялось ограниченное внимание.

Эти типы проектов часто имеют значительные геометрические и семантические различия между структурами, что затрудняет использование существующих схем данных BIM. Недавние исследования показывают, что параметрическое моделирование может обеспечить жизнеспособное решение, позволяющее повысить эффективность проектирования и функциональную совместимость. Однако количество существующих научных источников по этой теме остается весьма ограниченным. Цель исследования, представленного в статье, − устранить этот пробел в знаниях путем разработки параметрических мостовых элементов, способных генерировать все типы мостовых конструкций из одного параметрического файла.

Параметрические скрипты, использованные в этом исследовании, были разработаны с использованием языка визуального программирования Grasshopper и впоследствии интегрированы в Tekla Structures, популярное программное обеспечение BIM для целей моделирования. Полученная в результате интеграция BIM позволяет исследовать и создавать перспективные проекты со сложной геометрией, что в конечном итоге приводит к получению экономически эффективных решений. По сравнению с традиционными методологиями проектирования, полученные результаты демонстрируют существенные улучшения с точки зрения экономии времени, повышенной гибкости проектирования и оптимизированных конструктивных характеристик.

1. Svoboda, L., Novák, J., Kurilla, L., Zeman, J. Aframework for integrated design of algorithmic architectural forms. Advances in Engineering Software, 2014, Vol. 72, pp. 109–118. DOI: 10.1016/j.advengsoft.2013.05.006.

2. Chokhachian, A. Studies on Architecture Design Procedure AFramework for Parametric Design Thinking. Thesis for: Master of Science in Architecture, Eastern Mediterranean University, 2014. [Электронный ресурс]: http://i-rep.emu.edu.tr:8080/xmlui/bitstream/handle/11129/1510/ChokhachianAta.pdf?sequence=1. Доступ 27.12.2023.

3. Quispe, L., Ulloa, W.Application of BIM Tools in Parametric and Generative Design for the Conception of Complex Structures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, Vol. 1203, 022070. DOI: 10.1088/1757-899X/1203/2/022070.

4. Смирнова О. В., Чжо З. А.Возможности адаптации программы Tekla при проектировании элементов металлических мостов // Транспортное строительство. – 2017. – № 10. – С. 20–21. [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?id=34957184. EDN: XNZIMP.

5. Smirnova, O. V., Smirnov, K. V. Creating automation tools with BIM-programs for designing elements of metal bridges. Proceedings of the 2017 International Conference «Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies», IT and QM and IS 2017, St. Petersburg, 2017, pp. 773–775. DOI: 10.1109/ITMQIS.2017.8085940.

6. Sardone, L., Greco, R., Fiore, A., Moccia, C., Tommasi De, D., Lagaros, N. D. A preliminary study on a variable section beam through Algorithm-Aided Design: A way to connect architectural shape and structural optimization. Procedia Manufacturing, 2020, Vol. 44, pp. 497– 504. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.02.264.

7. Reis, A. J., Oliveira Pedro, J. J. Bridge Design: Concepts and Analysis. Wiley, 2019, 552 p. ISBN: 978–0– 470–84363–5.

8. Girardet, A., Boston, C. A parametric BIM approach to foster bridge project design and analysis. Automation in Construction, 2021, Vol. 126, 103679. DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2021.103679.

9. Вин Ко Мьинт Ту. Возможности и преимущества использования параметрических скриптов в информационном моделировании мостовых сооружений // Транспортное строительство. – 2024. – № 2 – С. 27–29. [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?id=67972990. EDN: AYYRUK.

10. Katz, C. Parametric Description of Bridge Structures. Proceedings of the IABSE Conference on Information and Communication Technology for Bridges, Buildings and Construction Practice, Helsinki, Finland, 2008. In: IABSE Reports, 2008, No. 94, pp. 17–27. DOI: 10.2749/222137808796105847.

11. Humppi, H.Algorithm-Aided Building Information Modeling: Connecting Algorithm-Aided Design and ObjectOriented Design. Tampere University of Technology School of Architecture Master’s Thesis, 2015. [Электронный ресурс]: https://trepo.tuni.fi/bitstream/123456789/23492/3/Humppi.pdf. Доступ 15.12.2023.

12. Preisinger, C. Linking Structure and Parametric Geometry. Architectural Design, 2013, Vol. 83, Iss. 2, Special Issue: Computation Works: The Building of Algorithmic Thought, pp. 110–113. DOI: https://doi.org/10.1002/ad.1564.

13. Boretti, V., Sardone, L., Bohórquez Graterón, L. A., Masera, D., Marano, G. C., Domaneschi, M. AlgorithmAided Design for Composite Bridges. Buildings, 2023, Vol. 13, Iss. 4, Special Issue Study on Building Simulation, 865. DOI: 10.3390/buildings13040865.

14. Ibrahim, R., Rahimian, F. P. Comparison of CAD and manual sketching tools for teaching architectural design. Automation in Construction, 2010, Vol. 19, Iss 8, pp. 978– 987. DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2010.09.003.

15. Ge Gao, Yu-Shen Liu, Pengpeng Lin, Meng Wang, Ming Gu, Jun-Hai Yong. BIMTag: Concept-based automatic semantic annotation of online BIM product resources. Advanced Engineering Informatics, 2017, Iss. 31, pp. 48–61. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aei.2015.10.003.

16. Xichen Chen, Chang-Richards, A., Pelosi, A., Yaodong Jia. Implementation of technologies in the construction industry: a systematic review. Engineering Construction & Architectural Management, 2021, Vol. 29, Iss. 8, pp. 3181–3209. DOI: https://doi.org/10.1108/ECAM-02-2021-0172.