Modeling of prefabricated bridge structures using visual programming

Full text

(1)Jan Osterž. MODELIRANJE MONTAŽNEGA NADVOZA Z VIZUALNIM PROGRAMIRANJEM Magistrsko delo. Maribor, september 2018.

(2) Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija. MODELIRANJE MONTAŽNEGA NADVOZA Z VIZUALNIM PROGRAMIRANJEM Magistrsko delo. Študent: Študijski program: Smer/modul: Mentor: Somentor: Lektorica:. Jan Osterž Magistrski študijski program 2. stopnje Gradbeništvo Gradbene konstrukcije in operativa doc. dr. Milan Kuhta, u.d.i.g. Dušan Rožič, u.d.i.g. Kaja Hercog, mag. prof. slov. jez. in knj.. Maribor, september 2018.

(3) ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju dr. Milanu Kuhti za navdih in vodenje pri pisanju magistrskega dela. Prav tako se zahvaljujem somentorju Dušanu Rožiču iz podjetja Ponting, ki je s svojim strokovnim znanjem prispeval k uspešnosti zaključnega dela. Hvala tudi podjetju Ponting, ki je priskrbelo dokumentacijo, potrebno za izdelavo magistrskega dela.. Posebna zahvala gre staršem in prijateljem, ki so me spodbujali med študijem.. I.

(4) MODELIRANJE MONTAŽNEGA NADVOZA Z VIZUALNIM PROGRAMIRANJEM. Ključne besede: montažni mostovi, vizualno programiranje, BIM, Revit, Dynamo. UDK: 624.21(043.2). Povzetek Magistrsko delo obravnava uporabo vizualnega programiranja na primeru montažnega nadvoza, za katerega smo z uporabo programa Dynamo izdelali program za avtomatsko modeliranje, na osnovi spreminjanja nekaterih osnovnih parametrov. Delovanje programa smo preizkusili v programu Revit, kjer smo prikazali geometrijo programiranega objekta. V magistrskem delu je prikazan postopek izdelave in končni rezultat ob upoštevanju zastavljenih predpostavk.. II.

(5) MODELING OF PREFABRICATED BRIDGE STRUCTURES USING VISUAL PROGRAMMING. Keywords:. prefabricated bridges, visual programming, BIM, Revit, Dynamo. UDK: 624.21(043.2). Abstract The master's thesis deals with the use of visual programming for modeling prefabricated bridge structures. With the use of visual programming software Dynamo we wrote a program that enables automatic generation of a bridge model, by defining only some of the basic parameteres. The program was tested in the software Revit to display the defined geometry. The master's thesis describes the process of programming and shows the end result in compliance with all set asumptions.. III.

(6) UNIVERZA V MARIBORU Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo. IZJAVA O AVTORSTVU IN ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE OBLIKE ZAKLJUČNEGA DELA. Ime in priimek študent‐a/‐ke: Jan Osterž Študijski program: GRADBENIŠTVO BMAG Naslov zaključnega dela: Modeliranje montažnega nadvoza z vizualnim programiranjem Mentor: Milan Kuhta Somentor: Dušan Rožič. Podpisan‐i/‐a študent/‐ka Jan Osterž • izjavljam, da je zaključno delo rezultat mojega samostojnega dela, ki sem ga izdelal/‐a ob pomoči mentor‐ja/‐ice oz. somentor‐ja/‐ice; • izjavljam, da sem pridobil/‐a vsa potrebna soglasja za uporabo podatkov in avtorskih del v zaključnem delu in jih v zaključnem delu jasno in ustrezno označil/‐a; • na Univerzo v Mariboru neodplačno, neizključno, prostorsko in časovno neomejeno prenašam pravico shranitve avtorskega dela v elektronski obliki, pravico reproduciranja ter pravico ponuditi zaključno delo javnosti na svetovnem spletu preko DKUM; sem seznanjen/‐a, da bodo dela deponirana/objavljena v DKUM dostopna široki javnosti pod pogoji licence Creative Commons BY‐NC‐ND, kar vključuje tudi avtomatizirano indeksiranje preko spleta in obdelavo besedil za potrebe tekstovnega in podatkovnega rudarjenja in ekstrakcije znanja iz vsebin; uporabnikom se dovoli reproduciranje brez predelave avtorskega dela, distribuiranje, dajanje v najem in priobčitev javnosti samega izvirnega avtorskega dela, in sicer pod pogojem, da navedejo avtorja in da ne gre za komercialno uporabo; • dovoljujem objavo svojih osebnih podatkov, ki so navedeni v zaključnem delu in tej izjavi, skupaj z objavo zaključnega dela; • izjavljam, da je tiskana oblika zaključnega dela istovetna elektronski obliki zaključnega dela, ki sem jo oddal/‐a za objavo v DKUM.. Uveljavljam permisivnejšo obliko licence Creative Commons: ________________(navedite obliko) IV.

(7)

(8) Kazalo vsebine. ZAHVALA ........................................................................................................................... I POVZETEK ......................................................................................................................... II ABSTRACT........................................................................................................................ III IZJAVA O AVTORSTVU IN ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE OBLIKE ZAKLJUČNEGA DELA ................................................................................................................................ IV KAZALO VSEBINE ............................................................................................................. VI KAZALO SLIK .................................................................................................................. VIII KAZALO PREGLEDNIC ...................................................................................................... XII UPORABLJENI SIMBOLI IN KRATICE ................................................................................ XIII 1. UVOD ................................................................................................................ 1 Opredelitev problema ................................................................................................ 1 Namen in cilji .............................................................................................................. 2 Predpostavke in omejitve........................................................................................... 2 Struktura magistrskega dela ...................................................................................... 3. 2. SPLOŠNO O MOSTOVIH IN MONTAŽNI GRADNJI MOSTOV ................................. 4 Razvoj mostov skozi zgodovino .................................................................................. 4 Delitev mostov glede na materiale ............................................................................ 5 2.2.1 Leseni mostovi ...................................................................................................... 5 2.2.2 Kamniti mostovi.................................................................................................... 6 2.2.3 Železni in jekleni mostovi ...................................................................................... 7 2.2.4 Betonski mostovi ................................................................................................ 10 2.2.5 Sovprežni mostovi............................................................................................... 11 Montažna gradnja mostov ....................................................................................... 12 2.3.1 Sistemi montažne gradnje mostov ..................................................................... 13 2.3.2 Montaža z narivanjem s čela jeklenih montažnih mostov ................................. 13 2.3.3 Montaža z avtodvigali, plovnimi žerjavi in dvigali na vagonih .......................... 15 2.3.4 Montaža s kabelskim žerjavom .......................................................................... 15 2.3.5 Montaža po postopku prostokonzolne gradnje ................................................. 16 2.3.6 Montaža po postopku bočnega vlečenja ........................................................... 17. 3. VIZUALNO PROGRAMIRANJE ........................................................................... 18 BIM (Building Information Modeling) ...................................................................... 18 Vizualno programiranje ............................................................................................ 20 BIM in vizualno programiranje ................................................................................. 21 VI.

(9) Uporabljena programska oprema ............................................................................ 23 3.4.1 Revit .................................................................................................................... 23 3.4.2 Dynamo .............................................................................................................. 26 3.4.3 Razlika med AutoCAD in Revit ............................................................................ 28 4. PREDSTAVITEV OBRAVNAVANEGA OBJEKTA .................................................... 30 Opis projekta ............................................................................................................ 30 Splošno ..................................................................................................................... 30 Tehnologija gradnje .................................................................................................. 33. 5. VIZUALNO PROGRAMIRANJE MONTAŽNEGA MOSTU ....................................... 35 Priprava in nastavitev delovnega okolja .................................................................. 35 Definiranje gradnikov konstrukcije .......................................................................... 39 5.2.1 Montažni nosilec ................................................................................................ 40 5.2.2 Prečnik ................................................................................................................ 43 5.2.3 Betonska plošča .................................................................................................. 43 5.2.4 Robni venec ........................................................................................................ 45 5.2.5 Pilotna blazina .................................................................................................... 45 5.2.6 Definiranje pilotov in stebrov ............................................................................. 46 5.2.7 Definiranje kabla za prednapenjanje ................................................................. 47 Izdelava parametričnega sistema v programu Dynamo .......................................... 48 5.3.1 Generiranje geometrije montažnega nadvoza................................................... 48 5.3.2 Generiranje podpor objekta ............................................................................... 66 5.3.3 Generiranje temeljenja objekta .......................................................................... 68 5.3.4 Generiranje pilotov ............................................................................................. 70 5.3.5 Generiranje kabelske linije ................................................................................. 71 5.3.6 Generiranje kabelske linije po celotnem objektu ............................................... 71 5.3.7 Generiranje kabelske linije znotraj nosilca ......................................................... 74 5.3.8 Vstavljanje gradnikov konstrukcije..................................................................... 78 5.3.9 Prikaz spreminjanja parametrov ........................................................................ 83 5.3.10 Generiranje krajnega opornika .......................................................................... 87 5.3.11 Generiranje opreme ........................................................................................... 92. 6. DODATNE ZMOGLJIVOSTI VIZUALNEGA PROGRAMIRANJA............................... 96 Modeliranje na podlagi referenčnih točk................................................................. 96 Modeliranje armature .............................................................................................. 98 Uporaba Dynamo za analizo konstrukcij ................................................................ 104. 7. ZAKLJUČEK .....................................................................................................107 Primerjava »klasičnega« modeliranja in modeliranja s pomočjo vizualnega programiranja ........................................................................................................ 108 Možnosti uporabe vizualno programiranega modela............................................ 109. VIRI IN LITERATURA .......................................................................................................111 VII.

(10) Kazalo slik Slika 2-1 Ločni most čez reko Eagle v Michiganu ....................................................................... 6 Slika 2-2: Kamniti most, Ponte Rotto čez Tibero ........................................................................ 7 Slika 2-3: Litoželezni ločni most v severni Angliji ....................................................................... 8 Slika 2-4: Viseči most na Akashi Kaikyo v mestu Kobe ............................................................... 9 Slika 2-5: Most s poševnimi zategami v Vladivostoku................................................................ 9 Slika 2-6: Viadukt Črni Kal......................................................................................................... 11 Slika 2-7: Narivanje jeklenega mostu s čela ............................................................................. 14 Slika 2-8: Montaža z avtodvigalom........................................................................................... 15 Slika 2-9: Segmentna gradnja s kabelskim žerjavom ............................................................... 16 Slika 2-10: Tehnologija prostokonzolne gradnje ...................................................................... 17 Slika 3-1: Življenjski cikel objekta v procesu BIM. .................................................................... 18 Slika 3-2: Vizualni zapis kode .................................................................................................... 21 Slika 3-3: Tekstualni zapis kode ................................................................................................ 22 Slika 3-4: Rezultat generirane kode ......................................................................................... 22 Slika 3-5: Model v delovnem okolju Revit. ............................................................................... 23 Slika 3-6: Orodna vrstica Revit. ................................................................................................ 24 Slika 3-7: Brskalnik projekta. .................................................................................................... 25 Slika 3-8: Lastnosti elementa. .................................................................................................. 25 Slika 3-9: Delovno okolje v programu Dynamo. ....................................................................... 26 Slika 3-10: Generiranje nosilca v programu Dynamo............................................................... 27 Slika 3-11: Alternativni pristop generiranja nosilca. ................................................................ 28 Slika 3-12: Geometrijski prikaz nosilca v programu Revit. ....................................................... 28 Slika 4-1: Nadvoz 4-3 v Slivnici ................................................................................................. 30 Slika 4-2: Karakteristični prečni prerez..................................................................................... 31 Slika 4-3: Tloris pilotne blazine in stebrov................................................................................ 32 Slika 4-4: Prečni prerez krajnega opornika............................................................................... 33 Slika 4-5: Montažni nosilec na gradbišču ................................................................................. 34 Slika 4-6: Začasno podpiranje v fazi montaže. ......................................................................... 34 Slika 5-1: Pozdravni meni programa Revit. .............................................................................. 35 Slika 5-2: Definirane predloge projektov. ................................................................................ 36 Slika 5-3: Delovno okolje Revit. ................................................................................................ 37 Slika 5-4: Brskalnik projekta v konstrukcijski podlogi. ............................................................. 37 Slika 5-5: Nastavitev merskih enot v projektu. ........................................................................ 38 Slika 5-6: Odprt zavihek »Manage«. ........................................................................................ 38 Slika 5-7: Pozdravni meni programa Dynamo. ......................................................................... 39 Slika 5-8: Izbor risarske predloge za Družine. .......................................................................... 40 Slika 5-9: Definiranje geometrije montažnega nosilca. ........................................................... 41 VIII.

(11) Slika 5-10: Parametri generiranega nosilca.............................................................................. 42 Slika 5-11: Instance Parameter Revit ....................................................................................... 42 Slika 5-12: Definiranje geometrije prečnika. ............................................................................ 43 Slika 5-13: Definiranje geometrije betonske plošče. ............................................................... 44 Slika 5-14: Definiranje geometrije robnega venca. .................................................................. 45 Slika 5-15: Definiranje geometrije pilotne blazine. .................................................................. 46 Slika 5-16: Definiranje geometrije pilota in stebra. ................................................................. 47 Slika 5-17: Definiranje geometrije kabla. ................................................................................. 47 Slika 5-18: Diagram generiranja montažnega nadvoza............................................................ 49 Slika 5-19: Ukaz »Code Block«. ................................................................................................ 50 Slika 5-20: Ukaz »Number Slider«. ........................................................................................... 50 Slika 5-21: Ukaz »Integer Slider................................................................................................ 51 Slika 5-22: Vhodni podatki sistema. ......................................................................................... 52 Slika 5-23: Ukaz »Formula«. ..................................................................................................... 53 Slika 5-24: Povezava skupin podatkov. .................................................................................... 54 Slika 5-25: Generiranje referenčnih točk. ................................................................................ 55 Slika 5-26: Ukaz »List Create«. ................................................................................................. 55 Slika 5-27: Grafični prikaz referenčnih točk – Dynamo. ........................................................... 56 Slika 5-28: Ukaz »Geometry Translate«. .................................................................................. 56 Slika 5-29: Generiranje prekladne konstrukcije. ...................................................................... 57 Slika 5-30: Definiranje dodatnih parametrov........................................................................... 58 Slika 5-31: Generiranje pozitivnih in negativnih odmikov točk. .............................................. 59 Slika 5-32: Pozitivni in negativni odmiki točk. .......................................................................... 60 Slika 5-33: Tekstualni zapis funkcije »FOR«. ............................................................................ 61 Slika 5-34: Geometrija v programu Dynamo. ........................................................................... 62 Slika 5-35: Geometrija v programu Revit. ................................................................................ 62 Slika 5-36: Generiranje linije robnega nosilca. ......................................................................... 63 Slika 5-37: Generiranje referenčne linije prečnika. .................................................................. 63 Slika 5-38: Generiranje prekladne konstrukcije. ...................................................................... 64 Slika 5-39: Model z enim vmesnim poljem. ............................................................................. 65 Slika 5-40: Model s tremi vmesnimi polji. ................................................................................ 65 Slika 5-41: Generiranje betonske plošče. ................................................................................. 66 Slika 5-42: Definiranje višine stebra. ........................................................................................ 66 Slika 5-43: »IF«-stavek za generiranje števila stebrov. ............................................................ 67 Slika 5-44: Generiranje stebrov. ............................................................................................... 68 Slika 5-45: Generiranje pilotne blazine. ................................................................................... 69 Slika 5-46: Definiranje spremembe dolžine pilotne blazine. ................................................... 69 Slika 5-47: Globina pilotov. ...................................................................................................... 70 Slika 5-48: Generiranje pilotov. ................................................................................................ 70 Slika 5-49: Generiranje kabelske linije. .................................................................................... 72 Slika 5-50: Generiranje krivulje kabelske linije. ....................................................................... 73 IX.

(12) Slika 5-51: Preslikava izhodiščne kabelske linije. ..................................................................... 74 Slika 5-52: Generiranje kabla znotraj nosilca. .......................................................................... 75 Slika 5-53: Generiranje kabelske linije v začetnem polju. ........................................................ 76 Slika 5-54: Seznam točk pred uporabo ukaza »List.Chop« in po njej. ..................................... 76 Slika 5-55: Funkcija »FOR« za definiranje kabelskih linij.......................................................... 77 Slika 5-56: Generiranje kabelske linije znotraj nosilcev. .......................................................... 77 Slika 5-57: Generiranje geometrije linijskega elementa. ......................................................... 78 Slika 5-58: Definiranje konstrukcijskih elementov. .................................................................. 79 Slika 5-59: Generirani piloti v programu Revit. ........................................................................ 79 Slika 5-60: Generirani stebri in pilotna blazina v programu Revit. .......................................... 80 Slika 5-61: Sprememba naklona nosilca glede na globalni naklon. ......................................... 80 Slika 5-62: Generirani nosilci v programu Revit. ...................................................................... 81 Slika 5-63: Generirani kontinuirni napenjalni kabli v programu Revit. .................................... 82 Slika 5-64: Končna geometrija v programu Revit . ................................................................... 82 Slika 5-65: 3D-prikaz prvega objekta. ....................................................................................... 84 Slika 5-66: Stranski prikaz prvega objekta................................................................................ 84 Slika 5-67: Prečni prerez prvega objekta.................................................................................. 84 Slika 5-68: 3D-prikaz drugega objekta. .................................................................................... 85 Slika 5-69: Stranski prikaz drugega objekta. ............................................................................ 85 Slika 5-70: Prečni prerez drugega objekta. .............................................................................. 85 Slika 5-71: 3D-prikaz tretjega objekta. ..................................................................................... 86 Slika 5-72: Stranski prikaz tretjega objekta. ............................................................................. 86 Slika 5-73: Prečni prerez tretjega objekta. ............................................................................... 86 Slika 5-74: Generiranje opornika.............................................................................................. 87 Slika 5-75: Krajši in daljši rob prekladne konstrukcije. ............................................................. 88 Slika 5-76: Vhodni podatki za generiranje krajnega opornika. ................................................ 88 Slika 5-77: Generiranje stene opornika. ................................................................................... 89 Slika 5-78: Uporaba ukaza »Boolean«...................................................................................... 89 Slika 5-79: Generirana geometrija stene opornika .................................................................. 90 Slika 5-80: Generirana geometrija pete opornika .................................................................... 90 Slika 5-81: Generiranje geometrije pilotov. ............................................................................. 91 Slika 5-82: Stena opornika z generiranimi piloti. ..................................................................... 91 Slika 5-83: Opornik z generiranimi krili .................................................................................... 92 Slika 5-84: Vhodni podatki za generiranje robnega venca. ...................................................... 93 Slika 5-85: Generiranje robnega venca .................................................................................... 93 Slika 5-86: Generiran robni venec na prekladni konstrukciji. .................................................. 94 Slika 5-87: Generiranje razsvetljave objekta ............................................................................ 94 Slika 5-88: Generirana razsvetljava objekta ............................................................................. 95 Slika 6-1: Modeliranje na podlagi referenčnih točk ................................................................. 97 Slika 6-2: Rezultat generiranja prekladne konstrukcije............................................................ 98 Slika 6-3: Definiranje parametrov za generiranje armature. ................................................... 99 X.

(13) Slika 6-4: Definiranje pozicije in orientacije izhodiščne armature ......................................... 100 Slika 6-5: Geometrija porazdeljene armature po prerezu. .................................................... 100 Slika 6-6: Armirana prekladna konstrukcija. .......................................................................... 101 Slika 6-7: Generiranje armature v spodnjem delu stebra ...................................................... 101 Slika 6-8: Armature spodnjega dela stebra ............................................................................ 102 Slika 6-9: Generiranje armature v zgornjem delu stebra ....................................................... 103 Slika 6-10: Armatura zgornjega dela stebra ........................................................................... 103 Slika 6-11: Parametrični model konstrukcije ......................................................................... 104 Slika 6-12: Geometrija objekta v Dynamo.............................................................................. 105 Slika 6-13: Rezultati analize v RSA .......................................................................................... 105 Slika 6-14: Geometrija konstrukcije v programu Dynamo (levo) in Advance Steel (desno). . 106. XI.

(14) Kazalo preglednic Preglednica 5-1: Parametri generiranih objektov .................................................................... 83. XII.

(15) UPORABLJENI SIMBOLI IN KRATICE Kratice API BIM CAD DGD GIS PZI PID RSA VPJ. – – – – – – – – –. Application Programming Interface Building Information Modeling Computer Aided Design Dokumentacija za gradbeno dovoljenje Geographic Information System Projekt za izvedbo Projekt izvedenih del Robot Structural Analysis Vizualni Programski Jezik. XIII.

(16) 1 UVOD V magistrskem delu smo obravnavali uporabo vizualnega programiranja pri modeliranju montažnih nadvozov. Pri tem smo se omejili na kombinacijo dveh komercialno najbolj razširjenih programskih orodij, Dynamo in Revit, ter z uporabo teh preverili možnosti, prednosti in omejitve pri uporabi vizualnega programiranja.. Opredelitev problema. V času informacijske dobe prihaja do sprememb na vseh področjih, v zadnjih letih pa se pojavlja vedno več sprememb in novosti tudi na področju gradbenega inženirstva. Vse pogosteje se govori o BIM (Building Information Modeling) na področju konstrukcij. Sicer je tehnologija že dalj časa prisotna v razvitejših državah, a se pri nas pojavlja postopoma, projektanti pa imajo pred uporabo pogosto tudi zadržke. Klasični pristop projektiranja mostov je sestavljen iz predinvesticijskih zasnov, ki zajemajo izdelavo študij o prostorskih umestitvah in presojo o smiselnosti predvidene gradnje. Sledi idejna zasnova objekta, ki se izdela na podlagi projektne naloge in izdelanih predinvesticijskih zasnov. Kasneje se izdela dokumentacija za pridobitev gradbenega dovoljenja, projekta za izvedbo in projekta izvedenih del. Po opravljeni idejni zasnovi se v dolgotrajnem procesu izdelajo risbe v 2D-okolju, kjer se časovni vložek povečuje v odvisnosti od napredovanja projekta po fazah, kakršnekoli spremembe pa pomenijo dodatno obdelavo že vseh pripravljenih risb. Pri uporabi BIM sicer več časa namenimo pripravi projekta, vendar se čas obdelave krajša z napredovanjem projekta. Prav tako spremembe projekta zahtevajo veliko manjši časovni vložek. Z uvedbo pristopa BIM se je uveljavila uporaba programiranja pri modeliranju konstrukcij, saj lahko s poznavanjem programskih jezikov časovno optimiziramo monotone in ponavljajoče se procese. Hkrati nam »programirana« konstrukcija omogoča spremembe v vseh fazah z minimalnim časovnim vložkom in s spreminjanjem vhodnih parametrov, učinkovitost pa je seveda odvisna od stopnje programiranja konstrukcije. Tako mora projektant presoditi smiselno stopnjo slednje in poiskati pravo pot. V gradbeni stroki se v zadnjem času pojavljajo 1.

(17) programi, ki delujejo na principu vizualnega programiranja in omogočajo uporabo tudi tistim, ki so manj podkovani na področju programiranja. V magistrskem delu smo se lotili problema uporabe vizualnega programiranja, pri katerem gre za programiranje s pomočjo preddefiniranih grafičnih blokov, na primeru montažne mostne konstrukcije – nadvoza. Preverili bomo, v kolikšnem obsegu je konstrukcijo smiselno programirati, da nam zagotovi časovno najbolj optimalno fazo projektiranja, in do katere stopnje je možna uporaba programiranja.. Namen in cilji. Cilj magistrskega dela je preizkusiti zmogljivost vizualnega programiranja na področju modeliranja montažnega nadvoza. Na podlagi projektne dokumentacije, ki jo je izdelalo podjetje Ponting, smo v sklopu raziskovalnega dela s pomočjo programskega orodja Revit za 3D-BIM modeliranje in vizualnega programerskega orodja Dynamo ustvarili model obstoječega objekta z opremo, s podajanjem samo bistvenih geometrijskih parametrov. Tako smo do končnega rezultata prišli veliko hitreje kot z uporabo standardnih pristopov modeliranja. Ker se lahko v fazi zasnove nadvoza konstrukcija večkrat spremeni, smo preizkusili zmožnost spreminjanja parametrov in časovni vložek, ki je potreben za spreminjanje parametrov objekta in generiranje novega objekta. Predvidevali smo, da je možno s pomočjo programiranja oziroma parametriziranja konstrukcije v programerskem orodju Dynamo modificirati parametre in gabarite konstrukcije. Parametrična konstrukcija lahko služi kot osnova za modeliranje podobnih konstrukcij in hitrejše napredovanje na detajlne faze modeliranja.. Predpostavke in omejitve V sklopu magistrskega dela smo se omejili izključno na uporabo vizualnega programiranja v povezavi s pristopom BIM. Pri definiranju vhodnih parametrov smo upoštevali karakteristike obstoječega montažnega nadvoza. Upoštevali smo potek prekladne konstrukcije v premi in konstantni prečni naklon voziščne konstrukcije, saj je to v skladu z obstoječim objektom. Pri vhodnih podatkih smo se omejili na osnovne geometrijske karakteristike: dolžino, širino, višino, razporeditev podpor in prečni naklon. Poenostavili smo podajanje višine stebrov, saj smo za vse elemente podali le eno vrednost in jih nismo 2.

(18) obravnavali ločeno. Omejili smo se pri izdelavi opreme nadvoza in smo za prikaz delovanja upoštevali le robni venec in razsvetljavo na objektu. Iz razloga obsega magistrskega dela smo dodatne zmogljivosti vizualnega programiranja, kot na primer modeliranje armature in modeliranje na podlagi referenčnih točk prikazali na primerih drugih avtorjev.. Struktura magistrskega dela Ker je tema raziskovanja magistrskega dela uporaba vizualnega programiranja na primeru montažnega nadvoza, smo smiselno razdelili poglavja, da smo zajeli bistvene informacije, potrebne za razumevanje dela. V drugem poglavju smo tako na kratko predstavili zgodovinski razvoj mostov, različne konstrukcijske sisteme mostov in uporabljene materiale. Na koncu drugega poglavja smo opisali še poznane tehnologije montažne gradnje mostov. V tretjem poglavju smo pisali o BIM (Building Information Modeling) in o vizualnem programiranju. Predstavili smo povezovanje okolja BIM z vizualnimi programirniki in uporabljeno programsko opremo. Ker je raziskovalno delo potekalo na realnem objektu, smo v četrtem poglavju opisali tehnološke karakteristike in uporabljeno tehnologijo gradnje obravnavanega objekta. V petem poglavju smo uporabili vizualno programiranje, da smo izdelali parametrični model montažnega nadvoza, pri katerem smo definirali vhodne podatke in na podlagi teh spreminjali karakteristike objekta. V šestem poglavju smo predstavili še dodatne zmogljivosti vizualnega programiranja, vendar smo jih zaradi obsega magistrskega dela opisali na primeru drugih avtorjev. V zadnjem poglavju smo povzeli bistvene ugotovitve raziskovalnega dela in predstavili, kje se še pojavljajo težave oziroma kje so prednosti uporabe vizualnega programiranja.. 3.

(19) 2 SPLOŠNO O MOSTOVIH IN MONTAŽNI GRADNJI MOSTOV Mostove že od nekdaj uvrščamo med najpomembnejše objekte inženirske stroke, saj je njihov razvoj omogočil povezovanje in preživetje ljudi. Pri mostovih gre za inženirske objekte, ki so namenjeni premoščanju ovir.. Razvoj mostov skozi zgodovino. Že naši davni predniki so pričeli z gradnjo prvih mostov. Prvotno je bila to verjetno lesena bruna, ki jo je nekdo vrgel čez reko, da bi lahko šel na drugo stran iskat hrano. Že takrat se je pokazala pomembnost gibanja in premoščanja naravnih ovir za preživetje. V času, ko še ni bilo izšolanih inženirjev, so prve mostove gradili nadarjeni posamezniki, ki so instinktivno dojemali matematične in fizikalne zakonitosti. Šele kasneje, z razvojem matematike in zmožnostjo matematično formulirati fizikalne pojave, so se razvili prvi zametki gradbenega inženirstva, kot ga poznamo danes. V sredini 18. stoletja je v Parizu svoja vrata odprla prva šola gradbenih inženirjev, konstruktorjev in graditeljev mostov. [1] Razvoj mostov je bil dolgotrajen proces in tesno povezan z razvojem materialov skozi zgodovino. Prav tako nam je preučevanje statičnih sistemov, tehnologije gradnje in teorije konstrukcij dalo številne odgovore za projektiranje sodobnih mostov. [1] Pri izbiri statičnega sistema mostne konstrukcije je pomemben dejavnik uporabljeni material, saj ima vsak material svoje prednosti in omejitve. Tako so lahko kamniti mostovi le ločni, leseni pa gredni ali ločni. Jeklo omogoča večjo izbiro statičnih sistemov, med katere spadajo okvirni, ločni, viseči mostovi in mostovi na poševnih zategah. Betonski mostovi so lahko glede na materialne karakteristike betona gredni, ločni ali okvirni. [1] Dejavniki, ki so vplivali na tehnologijo gradnje, so bili material, statični sistem in tehnični nivo opreme za gradnjo. Napredek na področju gradbenih postopkov je bil tesno povezan z napredkom pri vseh tehničnih disciplinah in opremi za gradnjo. [1]. 4.

(20) Kompleksnejšo in natančnejšo analizo mostnih konstrukcij sta nam omogočila razvoj računalnikov in razvoj metode končnih elementov, ki je danes nepogrešljiv člen računske analize vseh vrst konstrukcij. [1]. Delitev mostov glede na materiale. V literaturi avtorji navajajo delitev glede na uporabljen material za gradnjo mostov, ki si sledijo po zgodovinskem zaporedju glede na razvoj: [1] -. leseni mostovi,. -. kamniti mostovi,. -. železni in jekleni mostovi,. -. betonski mostovi,. -. sovprežni mostovi.. 2.2.1 Leseni mostovi Prvi mostovi v zgodovini človeštva so bili leseni, vse do 18. stoletja pa so prevladovali leseni in kamniti mostovi. Prvi leseni mostovi so se gradili kot prosto ležeči ali kontinuirni sistemi, lahko so bili ojačani s poševnimi podporami ali zategami ali pa so se gradili kot ločni in viseči mostovi. [1] Les je naravni material, ki ima sposobnost prevzeti velike tlačne napetosti vzporedno z vlakni, ki se ob porušitvi gibljejo med 40–80 MPa, natezne napetosti pa vzporedno z vlakni dosegajo vrednosti tudi do 180 MPa. Je relativno lahek material, saj je njegova prostorninska masa v primerjavi z betonom skoraj štirikrat manjša. Okvirna prostorninska masa lesa znaša 600 kg/m3, betona pa kar 2.500 kg/m3. [1] Nosilci so bili oblani ali tesani ter izvedeni kot mozničeni ali palični sistemi. Zaradi želje po premoščanju večjih razponov brez postavitve vmesne podpore so se razvili konzolni sistemi lesenih mostov, pri katerih so se krajne podpore oblikovale iz več konzol, ki zmanjšujejo razpon. [1] V 18. stoletju se je izpopolnila gradnja lesenih mostov, za kar so zaslužni švicarski tesarji. Primer njihovega rokodelskega znanja je most na Renu, ki je bil zgrajen leta 1758 in je imel 5.

(21) razpon 118 m. Z razvojem lepil na osnovi fenol-formaldehidov, epoksi smol ipd. so lahko rešili težave z omejenimi dimenzijami lesenih nosilcev. To je bil začetek prvih lepljenih nosilcev, ki jih danes uporabljamo v visoki gradnji. Prevladujejo mostovi iz lepljenih lameliranih nosilcev, ki se izvajajo v obliki grednih, okvirnih ali ločnih konstrukcij majhnih do srednjih razponov. Primer ločnega lesenega mostu iz lepljenih lesenih nosilcev je prikazan na sliki 2-2. [1]. Slika 2-1 Ločni most čez reko Eagle v Michiganu. [2]. 2.2.2 Kamniti mostovi Značilnost kamna kot konstrukcijskega materiala je, da lahko prenese velike tlačne napetosti, hkrati pa zelo majhne natezne napetosti. Zaradi tega se gradijo ločni kamniti mostovi. Uporaba kamna kot gradbenega in konstrukcijskega materiala je bila tesno povezana z razvojem tehnologije pridobivanja kamna. [1] Prve kamnite konstrukcije so se pojavile že v času starih Egipčanov okrog leta 3000 pr. n. št. Tehnologija gradnje obokov je na evropska tla, natančneje v Italijo, prišla okoli leta 1000 pr. n. št., ko so se tja preselili Etruščani. [1] Na razvoj tehnologije kamnitih ločnih mostov je zelo vplivalo nekdanje Rimsko cesarstvo in pustilo trajno sled po celotnem Sredozemlju. Prvi kamniti ločni most čez reko Tibero, ki so ga zgradili leta 179 pr. n. št., je prikazan na sliki 2-2. [1]. 6.

(22) Slika 2-2: Kamniti most, Ponte Rotto čez Tibero. [3] V loku se ne pojavljajo natezne napetosti, ker rezultanta obtežb ostaja v srednji tretjini prereza. Tako se tlak prenaša preko obdelanih stikov in malte med kamnitimi bloki. Vrhunec oblikovanja ločnih mostov so Rimljani dosegli pri mostu Alcantara v Španiji, ki je imel razpon polkrožnih kamnitih lokov 36 m. [1] V letih razvoja se je tehnologija kamnitih mostov izboljševala: loki so postajali vitkejši in razponi so se povečevali. Pomemben napredek v gradnji kamnitih mostov je dosegel francoski graditelj Perronet v drugi polovici 18. stoletja. Uspelo mu je zmanjšati debelino stebrov, vendar je bil pogoj, da se ne gradi lok za lokom. Tako je lahko debelina stebrov znašala 1/10 odprtine loka, sploščenost lokov pa je dosegla vrednosti 1/10. [1]. 2.2.3 Železni in jekleni mostovi Na razvoj železnih in jeklenih mostov sta vplivala začetek industrijske revolucije in začetek proizvodnje litega železa. Prvi plavži na koks so bili postavljeni v začetku 18. stoletja, kar je povečalo proizvodnjo litega železa. [1] Prvi litoželezni most je bil leta 1779 kot ločna konstrukcija zgrajen na reki v severni Angliji. Prikazan je na sliki 2-3. [1]. 7.

(23) Slika 2-3: Litoželezni ločni most v severni Angliji. [4] Povečano uporabo jekla v industriji in zlasti pri gradnji jeklenih mostov je spodbudil postopek Bessermerja, Thomasa in Siemens - Martina, s katerim so pričeli pridobivati velike količine taljenega jekla. S pogostejšo gradnjo mostov se je hkrati razvijala teorija materialov in konstrukcij, kar je odprlo vrata nadaljnjemu napredku. [1] Dominantni sistem za premoščanje velikih naravnih preprek predstavljajo viseči jekleni mostovi. Zametek visečih mostov sega v leto 65 pr. n . št. v kitajsko provinco Juan, kjer so bili prvič uporabljeni železni elementi za gradnjo visečega mostu. Od gradnje visečega mostu Medai Bridge v Walesu z razponom 117 m, ki so ga zgradili leta 1826, so viseči mostovi doživeli velik napredek. Leta 1883 je bil zgrajen Brooklynski most z razponom 486 m, leta 1937 pa slavni most Golden Gate s takrat rekordnim razponom 1281 m. Viseči mostovi pa so se gradili in se gradijo tudi drugje po svetu, ne le v ZDA. Rekorder med visečimi mostovi je trenutno most Akashi Kaikyo na Japonskem, ki je prikazan na sliki 2-4. Glavni razpon je dolg 1991 m, stranska razpona pa sta 960 m. Gradnja se je končala leta 1998. [1]. 8.

(24) Slika 2-4: Viseči most na Akashi Kaikyo v mestu Kobe. [5] Moderna uporaba mostov s poševnimi zategami se je pričela z mostom Strömsund na Švedskem, ki ima dva pilona in glavni razpon dolžine 182,60 m. Glavni nosilni sistem predstavljajo nosilci, poševne zatege in piloni, ki so bili od začetka jekleni. Šele z razvojem so se pojavili sovprežni sistemi oziroma prerezi, sestavljeni iz jekla in betona. Tako so se lahko meje razponov pomaknile od 50 m vse do trenutno rekordnih 1104 m na mostu Russky bridge, v mestu Vladivostok v vzhodnem delu Rusije in je prikazan na sliki 2-5. [1]. Slika 2-5: Most s poševnimi zategami v Vladivostoku. [6]. 9.

(25) Kljub velikim razdaljam, ki jih lahko premoščamo z mostovi s poševnimi zategami, imajo pri razponih nad 1000 m prednost viseči mostovi. [1]. 2.2.4 Betonski mostovi Med betonske mostove spadajo mostovi z ojačitvijo z armaturo in kabli visokovrednega jekla. [1] Pomembni imeni, ki ju povezujemo z razvojem cementa in posledično betona, sta Franco Vicat, ki je leta 1820 izumil in proizvedel prvo umetno hidravlično vezivo, ter Issac Johnson, ki je leta 1844 iznašel portlandski cement, ki je bil prvotno namenjen uporabi v vodi. Z razvojem betona in veziva je bil namreč pogojen razvoj betonske gradnje mostov. [1] Prvič so armirani beton uporabili pri vrtnarski posodi, patentiral pa ga je francoski vrtnar Monier. Konstruktivne zasnove armiranobetonskih mostov je prvi uporabil François Hennebique, ki je 1870–1873 v dolini reke Yonne zgradil prvi betonski most, namenjen oskrbi Pariza z vodo. Kot začetek gradnje betonskih mostov beležimo leto 1870. [1] Preden se je armirani beton začel uporabljati za gradnjo grednih okvirnih konstrukcij, je bil uporabljan za voziščno ploščo. V strokovni literaturi piše, da je 20. stoletje obdobje razvoja betona. Med letoma 1900 in 1940 so se večinoma gradili betonski ločni mostovi, ki so dosegali razpone do 200 m. Največjo težavo pri gradnji teh mostov z velikimi razponi predstavlja izvedba odra. Večinoma je namreč šlo za lesene odre, kombinirane lesene in jeklene odre ter premične jeklene odre. [1] Velik vpliv na razvoj betonskih mostov – če ne največji – je imel Francoz Eugene Freyssinet (1879–1962), ki ga poznamo kot začetnika prednapetega betona in mu pripisujemo izum hidravlične preše, sidra za sidranje kablov in vgrajevanje betona z vibratorji. Zahvaljujoč njemu ter proizvodnji žice in vrvi (kablov) iz visokovrednega jekla so se začele po letu 1950 uporabljati prednapete konstrukcije, ki omogočajo projektiranje ekonomičnih konstrukcij in večjih razponov. [1] Z uporabo prednapetega betona se je pričela masovna uporaba grednih sistemov mostov za večje in velike razpone, uporablja pa se še pri mostovih s poševnimi zategami. [1] Uvedba novih tehnologij gradnje, ki je nadomestila drage odre, je imela velik vpliv na široko uporabo betonskih grednih mostov. Za mostove velikih razponov se je razvila tehnologija prostokonzolne gradnje. Za gredne mostove manjših in srednjih razponov pa se največ. 10.

(26) uporablja montažna gradnja iz prefabriciranih betonskih elementov. Tehnologija narivanja se je pričela razvijati v 70. letih prejšnjega stoletja . [1] Na sliki 2-6 je primer kontinuirnega prednapetega betonskega viadukta Črni Kal.. Slika 2-6: Viadukt Črni Kal. [7]. 2.2.5 Sovprežni mostovi Več kot dve stoletji je jeklo predstavljalo osnovno gradivo za mostove. Šele v prvi polovici 20. stoletja je začel beton prevzemati prioriteto pri izbiri materiala za mostove manjših in srednjih razpetin. Razvoj sovprežnosti med jeklom in betonom v zadnjih desetletjih je jeklu kot konstrukcijskemu materialu za mostove vseh razponov in sistemov povečal konkurenčnost. [1] Razvoj sovprežnih konstrukcij poteka v dveh smereh [1]: -. razvoj teorije sovprežnih konstrukcij in eksperimentalne raziskave; razvoj in izboljšave prakse konstruiranja, projektiranja in postopkov gradnje sovprežnih konstrukcij in mostov.. Sovprežni sistemi med jeklom in betonom se najpogosteje uporabljajo za prekladne konstrukcije grednih sistemov mostov, povečuje pa se uporaba pri okvirnih in ločnih mostovih ter mostovih s poševnimi zategami. Kot začetek sodobne uporabe sovprežnih 11.

(27) konstrukcij betona in jekla se v tem okolju šteje leto 1962, ko je prof. Dušan Simič projektiral sovprežno prednapeto kontinuirno prekladno konstrukcijo na mostu čez Drino v Goraćdu. [1]. Montažna gradnja mostov. Z uvedbo industrializacije v gradbeništvu je prišlo tudi do prefabrikacije in s tem do izvedbe premostitvenih objektov po sistemu montažnih gradenj. Termin montažna gradnja mostov pomeni izdelavo elementov ali celega objekta v obratu pod strogim nadzorom. S tem je zagotovljena večja kakovost izvedbe. Objekt se nato po kosih ali v celoti transportira na gradbišče in montira. [1] Montažna gradnja ima v določenih primerih prednosti pred klasično gradnjo, in sicer [1]: -. betonski elementi so izdelani v obratu, kjer je zagotovljen nadzor nad izvedbo in kakovostjo vgrajenih materialov; gradnja objektov poteka sorazmerno hitro, še posebej pri možnem prefabriciranju celega objekta; poraba delovne sile je pri montažnih objektih bistveno manjša kot pri litih objektih.. Glavne slabosti montažne gradnje mostov pa so [1]: -. zaradi montaže mora biti izvedba veliko natančnejša; za transport elementov moramo uporabljati posebna težka vozila, montaža je v določenih primerih izredno zapletena in draga; zaradi velikega števila stikov in s tem kritičnih detajlov so montažni objekti veliko bolj izpostavljeni propadanju kot liti objekti; zaradi majhnega nabora montažnih elementov smo večkrat prisiljeni uporabiti tudi montažne elemente, ki ne predstavljajo optimalne tehnične, ekonomske in estetske rešitve.. Gradnja mostov iz prefabriciranih elementov je bila zelo razširjena v večini evropskih držav, tudi pri nas. Težavo je predstavljalo nekritično sprejemanje prednosti montažne gradnje mostov, kar je posledično zmanjšalo trajnost in potrebo po sanaciji že po 20–30 letih eksploatacije. Z integralnimi mostovi so odstranjene prečne dilatacije, s spuščanjem nosilcev pod voziščno ploščo, ki se betonira na kraju samem, pa tudi vzdolžne. [1] 12.

(28) 2.3.1 Sistemi montažne gradnje mostov Pri zasnovi mostu mora projektant upoštevati način montaže konstrukcije ter zagotoviti zmožnost in ekonomičnost izvedbe. Če je izvajalec znan, ga je smiselno vključiti v fazi zasnove in projektiranja, saj je zasnova odvisna od zmožnosti ter tehnologije, s katero se razpolaga. [1] Dejavniki, ki vplivajo na izbiro tehnologije montažne gradnje mostov [1]: -. velikost in težavnost konstrukcije, morfologija ovire, pogoji transporta in dostave na oba bregova, razpoložljiva oprema, usposobljenost izvajalca.. Glede na naštete dejavnike lahko izbiramo med sledečimi tehnologijami gradnje [1]: -. montaža z narivanjem s čela – velja le za jeklene montažne mostove, montaža z avtodvigali, plovnimi žerjavi in specialnimi dvigali na vagonih, montaža s kabelskim žerjavom in žerjavom Derrick, montaža po postopku prostokonzolne gradnje, montaža po postopku bočnega vlečenja, montaža po kombiniranih in specifičnih postopkih.. V praksi pa se lahko v odvisnosti od navedenih parametrov pojavijo kombinirani postopki gradnje montažnih premostitvenih objektov, kar je najbolj ekonomičen način gradnje. [1]. 2.3.2 Montaža z narivanjem s čela jeklenih montažnih mostov Montaža z narivanjem s čela je najpogostejši način montaže prekladnih konstrukcij jeklenih mostov, zlasti če sta glavna nosilca polnostenskega ali škatlastega prereza konstantne višine čez dva ali več razponov. Prikazana je na sliki 2-7. Da lahko uporabimo ta način montaže, morata biti zagotovljena dostop delovnim vozilom, ki dovažajo konstrukcijo, in postavitev delovnega platoja na nivoju mostne nivelete. Montažni elementi se spajajo na platoju in se s prečnimi nosilci povezujejo v celoto. Če je delovni plato manjši od skupne dolžine mostu, se lahko uporabi tehnologija postopnega narivanja in dodajanja novih delov 13.

(29) konstrukcije. Med podporami se lahko dodajo pomožni jarmi, če je to zahtevano z vidika konstrukcijske nosilnosti. [1]. Slika 2-7: Narivanje jeklenega mostu s čela. [8] Pri tem načinu montaže je treba izvesti kontrolo nosilnosti glavnih nosilcev v vseh fazah gradnje, povesa in stabilnosti tlačenih elementov. Preveriti je treba koeficiente stabilnosti zaradi preboja in vmesne podpore na horizontalne sile, ki nastanejo zaradi montaže. [1] Oprema, ki je potrebna za montažo [1]: -. vlečni in zaviralni vitel, neprekinjena jeklena vrv, jekleni nasloni, pomožna ležišča – valjčki.. Najprej poteka vzdolžno narivanje konstrukcije, sledi pa faza vertikalnega spuščanja na predvideno niveleto s pomočjo hidravličnih dvigalk. Kadar prerez glavnih nosilcev jeklenih montažnih mostov ni zmožen prevzeti napetosti, ki se pojavijo v fazi gradnje, se lahko uporabi pomožni jekleni kljun, dolg do 30 m. [1]. 14.

(30) 2.3.3 Montaža z avtodvigali, plovnimi žerjavi in dvigali na vagonih Specializirana izvajalska podjetja razpolagajo z opremo za montažo prefabriciranih elementov. Tako lahko montaža poteka s pomočjo avtodvigal, ki se uporabijo, kadar je omogočen neoviran dostop do vseh delovnih faz. To je prikazano na sliki 2-8. Te vrste gradnja predstavlja časovno in finančno najboljšo rešitev, saj se izognemo raztovarjanju elementov na gradbišču. Avtodvigala jih namreč neposredno montirajo na konstrukcijo. Elementi, ki se montirajo na tak način, morajo biti ustrezno statično preverjeni za fazo montaže, da se izognemo porušitvi elementa. [1]. Slika 2-8: Montaža z avtodvigalom. [9] Kadar gradimo premostitveni objekt preko vodne ovire, se dvigala fiksno montirajo na plovne objekte, od koder opravljajo svoje delo. [1] Poseben način gradnje predstavlja delo na železniških progah, kjer lahko uporabimo specializirana dvigala na vagonih. Delo poteka tako, da dvigalo deluje s sosednjega tira in od tam postavlja konstrukcijske elemente na svoje mesto. [1]. 2.3.4 Montaža s kabelskim žerjavom Kabelski žerjav, kot je prikazan na sliki 2-9, pride v poštev na objektih velikih razponov, povezanih s težko dostopnim terenom. Uporabi se za razpone od 100 do 500 m, nosilnosti 20 do 200 kN. Podatek nosilnosti je pomemben za ustrezno prilagajanje konstrukcijskih 15.

(31) elementov že v fazi zasnove. Kabelski žerjav se upravlja iz komande hišice, hkrati pa morajo imeti zagotovljen dostop tudi transportna vozila, ki dovažajo konstrukcijske elemente. Zaradi edinstvenih izvedb žerjavov je smiselno izvajalska podjetja vključiti že v fazo projektiranja, da se lahko izvedba optimalno načrtuje. Kadar tipski žerjavi ne pridejo v poštev, se izdela poseben projekt kabelskega žerjava. V fazi montaže mora upravljanje prevzeti izšolana ekipa. [1]. Slika 2-9: Segmentna gradnja s kabelskim žerjavom. [10]. 2.3.5 Montaža po postopku prostokonzolne gradnje V praksi gre za eno izmed najzahtevnejših načinov gradnje mostov. Uporabljamo ga pri izredno težkih konfiguracijah terena ali v primeru premoščanja vodotokov, kjer vmesno podpiranje objekta ni možno. Prostokonzolna gradnja je prikazana na sliki 2-10. [1]. 16.

(32) Slika 2-10: Tehnologija prostokonzolne gradnje. [11] Prostokonzolna gradnja se v sodobnem graditeljstvu izvaja na dva načina [1]: -. z lamelami, ki se betonirajo na licu mesta, s prefabriciranimi lamelami z lepljenimi stiki (segmentna gradnja).. Pri takšnem načinu montaže imajo prednost škatlasti prerezi, saj so v fazi gradnje odpornejši na veter, asimetrične obtežbe in so torzijsko veliko bolj togi. Montiramo jih s pomočjo Derrick žerjava, ki se pomika po montiranih konzolah, na nižjih objektih nad vodnimi površinami pa se lahko uporabijo tudi plovni žerjavi. V različni literaturi so navedene dolžine segmentov od 3 do 5 m ali celo od 10 do 15 m, kar je vsekakor povezano z zmožnostjo transporta elementa na gradbišče. Spajanje novih elementov je odvisno od uporabljenega materiala. V primeru jeklenih segmentov se vijačijo ali varijo. Betonski segmenti pa se navadno sidrajo s pomočjo strižnih sider, nato pa zalepijo in prednapnejo. Uporaba takšnega načina gradnje zahteva kontrolo napetosti in deformacij v fazi gradnje ter upoštevanje vpliva temperature pri računanju nadvišanja. [1]. 2.3.6 Montaža po postopku bočnega vlečenja Postopek bočnega vlečenja se lahko uporabi pri gradnji novega premostitvenega objekta neposredno ob obstoječega, če dotrajano konstrukcijo zamenjamo z novo. Lahko se uporabi tudi, ko želimo spremeniti lokacijo mostu nad plovnimi površinami. Takrat se celotna konstrukcija pomakne na novo lokacijo. Postopek se izvede z žerjavi, ki morajo delovati sinhrono, da se zagotovijo enakomerni pomiki. [1] 17.

(33) 3 VIZUALNO PROGRAMIRANJE Informacijsko modeliranje konstrukcij z napredkom računalniške tehnologije pridobiva na pomembnosti in uporabnosti. S povezljivostjo vseh faznikov projekta v isto delovno okolje se zmanjšajo možnosti za napake, poveča pa se produktivnost.. BIM (Building Information Modeling). Termin BIM (Building Information Modeling) pomeni proces ustvarjanja in upravljanja digitalnih informacijskih gradnikov, ki v svojem zapisu vsebujejo fizikalne in funkcionalne karakteristike uporabljenih elementov. BIM kot sam ne predstavlja programske opreme, vendar predstavlja metodo optimalnega načrtovanja, izvedbe in upravljanja objektov s pomočjo programske opreme. Na sliki 3-1 je prikazan diagram življenjskega cikla objekta v BIM. [12] – [13] – [14] – [15] Programiranje Obnova ali rušitev objekta. Zasnova objekta. Delovanje in vzdrževanje objekta 6D. Detajlno modeliranje. Spremljanje gradnje 4D/5D. Analiza. Gradnja. Izdelava dokumentacije. Slika 3-1: Življenjski cikel objekta v procesu BIM. 18.

(34) Ko govorimo o BIM, se vse prične s 3D-digitalnim modelom objekta oziroma konstrukcije, ki vsebuje karakteristike elementov (kot npr. masa, gostota, površina preseka, koeficiente temperaturnega raztezka, elastični in strižni modul, vztrajnostne in odpornostne momente). Konstrukcija, modelirana s pomočjo informacijskih gradnikov, omogoča pridobitev podatkov iz modela, ki so vezani na izdelavo tehnične dokumentacije, ki je potrebna pri projektu. S pomočjo BIM programov pa lahko izvozimo količine, potrebne za popise, ali opravimo energetsko analizo objekta. Prav tako se vsaka sprememba karakteristike elementa v celotnem projektu avtomatsko posodobi, zato ni treba vsake risbe posebej zamudno obdelovati. Vsaka sprememba materiala se bo torej poznala v celotnem modelu. Sprememba tlorisne zasnove pa bo vplivala na prilagoditev vseh preostalih tlorisov, prerezov in pogledov. [12] – [13] – [14] – [15] V nadaljevanju so se poleg 3D-BIM razvili še 4D-, 5D- in 6D-BIM modeli. Modele, ki imajo vključeno še časovno komponento in nam dajejo možnost spremljanja gradnje, imenujemo modeli 4D-BIM. Na podlagi teh lahko izdelamo terminski plan in spremljamo napredovanje gradnje po predvidenih faz. Tako hitreje opazimo neskladja in ustrezno ukrepamo. Vključitev stroškovne komponente v model BIM imenujemo model 5D-BIM. Stroškovna komponenta ponudi izvajalcu in investitorju pregled porabe finančnih sredstev ter primerjavo predvidenih in dejanskih obračunskih situacij. [12] – [13] – [14] – [15] Koncept modela 6D-BIM predstavlja uporabo programske opreme pri vzdrževanju stavbe. Ta model vključuje terminske roke predvidenih vzdrževalnih del, podatke o opremi in proizvajalcih uporabljene opreme. Tako lahko upravljalec objekta v primeru okvar hitreje ukrepa in nadomesti okvarjeno komponento z novo z enakimi lastnostmi, s čimer bistveno skrajša čas in zmanjša stroške popravil. [12] – [13] – [14] – [15] Obdelava objektov BIM je po svetu že dokaj standardizirana in v redni uporabi. Na slovenskih tleh pa v zadnjem času vedno bolj pridobiva na vrednosti, saj se vedno več podjetij odloča za prehod s klasičnega CAD-pristopa (Computer Aided Design) na BIM. [12] – [13] – [14] – [15] Prednost pristopa BIM je, da na začetku projekta optimalna izdelava modela traja dlje, vendar z dobro nastavljenim modelom v nadaljnjih fazah (DGD, PZI, PID) čas prihranimo. Ravno obratno je pri klasičnem CAD-pristopu, kjer porabljen čas za izdelavo dokumentacije v naslednjih fazah eksponentno narašča. Dodatno pristop BIM omogoča hkratno sodelovanje vseh sodelujočih na projektu. Tako lahko na osnovi modela arhitekture, ki ga je izdelal arhitekt, projektant gradbenih konstrukcij izdela projekt gradbenih konstrukcij. V nadaljevanju lahko pri istem modelu sodelujeta strojni in elektro inženir. Na koncu imamo vse predvidene komponente objekta združene v enem modelu, s čimer se izognemo 19.

(35) kolizijam elementov že v fazi projektiranja in časovnim izgubam pri gradnji. [12] – [13] – [14] – [15]. Vizualno programiranje V svetu programiranja termin vizualno programiranje pomeni postopek, ki uporabniku omogoča ustvarjanje programov s pomočjo vnaprej programiranih blokov s preprostim povezovanjem komponent v smiselno zaporedje brez tekstualnega definiranja. Čeprav je potrebno za generiranje teh blokov poznati programski jezik in tekstualno programiranje, je za uporabo vizualnih blokov nujno le osnovno razumevanje programskega jezika in njegova smiselna uporaba. Na tak način je uporaba programiranja postala dostopnejša širši javnosti in se je lažje implementirala na druga področja, npr. v gradbeništvo ali strojništvo. [16] Namen VPJ (Vizualni programski jezik) je, da programiranje postane dostopnejše in zmanjšuje težave povezane z razumevanjem sintakse programskega jezika, ki jih imajo začetniki, ko se prvič srečajo s programiranjem. [16] Razvijalsko okolje VPJ je pogosto povezano s poenostavljenim izvedbenim okoljem (Execution Environment), kar uporabnikom omogoča hiter zagon svojih programov in pregled rezultatov. To je pomemben dejavnik, ki omogoča začetniku, da lahko svoj program preizkusi, ne da bi se mu bilo treba ukvarjati z zahtevnimi tehničnimi postopki. [16] Dodatna prednost VPJ je, da ima uporabnik lažji pregled nad celotno sliko. Cel diagram se lahko dodatno obdela z barvami, različnimi oblikami in opisi, kar poenostavlja pregled vsega, čemur je program namenjen. [16] Čeprav govorimo o vizualnem programiranju, pa gre še vedno tudi za klasično programiranje. Pomembno je, da se uporabniki pred reševanjem kompleksnejših nalog seznanijo z jezikovno specifičnimi koncepti (npr. s koncepti spremenljivk ali z generalnimi koncepti imperativnega programiranja) in se naučijo razmišljati kot programerji. [16] Treba se je zavedati, da kljub številnim prednostim, ki jih ponuja vizualno programiranje, se pa pri kompleksnejših problemih pokažejo nekatere pomanjkljivosti. Ko se programer, ki je seznanjen s sintakso specifičnega programskega jezika, sreča s problemom, ki zahteva uporabo velikega števila heterogenih komponent in knjižnic, se pokaže, da vizualno programiranje ni najprimernejše. Čeprav določeni VPJ uporabljajo kombinacije vizualnih in. 20.

(36) tekstualnih komponent, so podatki v tekstualnem zapisu veliko pomembnejši od vizualnih komponent. [16] Dodatna specifičnost VPJ in slabost v primerjavi s tekstualnim programiranjem je, da so pogosto specializirani za določeno področje, kot je npr. modeliranje konstrukcij. Slabost tega je, da so v takšnem primeru grafični bloki namenjeni le izdelavi specifičnih zadev, npr. generiranju nosilcev, stebrov, plošč ali sten, in se jih praktično ne da uporabiti za splošno programiranje. [16]. BIM in vizualno programiranje. Uporaba vizualnega programiranja v kombinaciji s procesom BIM je zmeraj pogostejša. Na voljo je več programskih rešitev (Dynamo, Grasshopper), ki omogočajo interakcijo s komponentami modelirnika in tako rekoč »programiranje« konstrukcije. Na sliki 3-2 je primer zapisa kode z grafičnimi bloki v programu Dynamo, ki na podlagi dveh definiranih točk določi razdaljo med njima in vrednost uporabi za dolžino polmera kroga. V zadnjem koraku se na podlagi ene izmed generiranih točk in določenega radija generira krog. [17]. Slika 3-2: Vizualni zapis kode. [17] Na sliki 3-3 pa je v nasprotju s sliko 3-2 prikazana tekstualna različica kode, ki nam generira enakovredno geometrijo.. 21.

(37) Slika 3-3: Tekstualni zapis kode [17] Na sliki 3-4 je prikazan rezultat kode na podlagi slik 3-2 in 3-3.. Slika 3-4: Rezultat generirane kode. [17] V magistrskem delu smo uporabili programa Revit (BIM program) in Dynamo (vizualni programirnik). Povezava med standardnim programom BIM in programom za vizualno programiranje omogoča hitrejšo obdelavo modela, interakcijo s karakteristikami elementov in spremembo geometrije, kar bi z ročnim vnašanjem trajalo veliko dlje. Prav tako povezava omogoča izdelavo parametrične konstrukcije, ki se lahko z zelo malo vloženega truda spreminja in prilagaja projektnim spremembam. S pomočjo vizualnega programiranja ustvarjamo tudi zapletene konstrukcije, ki bi s »klasičnim« modeliranjem zahtevale veliko več časa: vse spremembe bi bile veliko bolj zamudne. [17] Enako kot pri pristopu BIM, kjer sta ključna začetna priprava in načrtovanje projekta, je pri implementaciji vizualnega programirnika v pristop BIM. Preučiti je treba, do katere mere je smiselno stvari modelirati ročno, od katere točke pa s pomočjo programiranja pridobimo na dodani vrednosti.. 22.

(38) Uporabljena programska oprema. Pri izdelavi magistrskega dela smo uporabili kombinacijo programa Revit (BIM program) in vizualnega programirnika Dynamo, ki je implementiran v program Revit. Dynamo v povezavi s programom Revit deluje na dva načina: kot vtičnik Dynamo, ki je kot odprtokodni program prosto dosegljiv na strani proizvajalca, ali kot samostojen program Dynamo Studio, ki za uporabo ne potrebuje Revita. Slednji je namenjen hitrim konceptualnim zasnovam in implementaciji zasnove modela, vtičnik Dynamo za Revit pa deluje neposredno s komponentami programa Revit in omogoča njihovo manipulacijo s povezavo API (Application Programming Interface).. 3.4.1 Revit Autodesk Revit je programska oprema, ki deluje po principu BIM) in je namenjena gradbenim inženirjem, arhitektom, krajinskim arhitektom, strojnikom, elektrotehnikom, oblikovalcem in izvajalcem. Proizvaja ga ameriško podjetje Autodesk. Svojim uporabnikom omogoča modeliranje konstrukcije v 3D, obdelavo risb v 2D (kotiranje, opisi prostorov) in dostop do informacijskih podatkov, ki jih program hrani v svoji podatkovni bazi. Revit prav tako omogoča pripravo modela za 4D-BIM spremljanje celotnega življenjskega cikla stavbe od idejne zasnove do gradnje, kasneje pa tudi 6D-BIM, ki predstavlja vzdrževanje in/ali porušitev objekta. Slika 3-5 nam prikazuje 3D-prikaz modela v Revitovem delovnem okolju. [19]. Slika 3-5: Model v delovnem okolju Revit. 23.

(39) Delovno okolje programa Revit omogoča uporabniku manipulacijo celih modelov ali njihovih posameznih gradnikov. Lahko se uporabljajo modeli iz knjižnice programa ali pa se uvozijo iz drugih programov. Elementi se imajo možnost sklicevati na višinske in konstrukcijske osi ter se glede na spremembe le-teh avtomatsko prilagajajo. [19] V programu Revit obstaja več kategorij elementov, ki se delijo v tri skupine [19]: -. System Families (Sistemske družine) so vnaprej določene družine kot na primer stene, podi, strehe in stropi, ki se generirajo v modelu. Loadable families (Naložljive družine) so elementi, ki se zgradijo s pomočjo linij; ekstruzij in se generirajo izven osnovnega projekta ter se nato naložijo v projekt; In-place families (Družine, ki jih modeliramo na mestu) so komponente, ki se ustvarijo v projektu z enakimi orodji kot naložljive družine.. Izkušen uporabnik lahko na tak način ustvari družine od pohištva do kompleksnejših strojnih komponent objekta, lahko pa jih uvozi iz drugih programov. V Revitu se lahko ustvarijo parametrične družine z dimenzijami in materialnimi lastnostmi. To omogoča uporabnikom, da poljubno prilagajajo dane komponente: višino, širino ali število elementov v primeru linijske porazdelitve. [19] Orodna vrstica, prikazana na sliki 3-6, nam omogoča dostop do vseh funkcij, ki jih premore program Revit. Obstaja glavna delitev na arhitekturne in konstrukcijske elemente, vendar se lahko konstrukcijski za razliko od arhitekturnih elementov uporabijo v analitičnem prikazu in se izvozijo v program za statično analizo konstrukcij. Delitev je predvsem priročna, ko določenih elementov ne želimo obravnavati kot nosilne, saj jih s pravilno klasifikacijo izločimo iz analitičnega modela. [19]. Slika 3-6: Orodna vrstica Revit. Dodatno je v orodni vrstici možno poiskati ukaze, vezane na obdelavo risb, izvoz količin za potrebe popisov, ustvarjanje arhitekturnih renderjev in analize objektov. [19]. 24.

(40) Na sliki 3-7 je prikazan Revitov Brskalnik projekta (Project Browser). Ta omogoča preprosto navigacijo po risbah in pogledih, ki smo jih definirali v projektu. Z njim pregledujemo tudi legende, popise, družine in skupine, ki so bile ustvarjene v projektu. [19]. Slika 3-7: Brskalnik projekta. Zavihek Lastnosti (Properties), ki je prikazan na sliki 3-8, pa omogoča vpogled v lastnosti elementa in spremembe dimenzij ter lastnosti po potrebi. Med drugim lahko spreminjamo grafične, geometrijske in tehnične lastnosti določenega elementa. [19]. Slika 3-8: Lastnosti elementa.. 25.

(41) Revit omogoča tudi uporabo velikega števila vtičnikov (plug-in), ki so dosegljivi na spletni strani »Autodesk Exchange Apps« in jih je večinoma možno brezplačno naložiti v program. Vtičniki lahko delo v programu Revit olajšajo, saj se določeni procesi avtomatizirajo. Enako kot velja za Dynamo, lahko za program Revit vsak uporabnik napiše svoj vtičnik in ga prenese na omenjeno spletno mesto za prenos ostalim uporabnikom. [19]. 3.4.2 Dynamo Dynamo, ki temelji na principu vizualnega programiranja in deluje v povezavi s programom Revit. Uporabniku omogoča vizualno programiranje z vnaprej določenimi bloki in ročno programiranje blokov za potrebe funkcij, ki jih v osnovi program sam ne omogoča. Zaradi takšnega načina delovanja ga lahko uporabljajo posamezniki brez predhodnega znanja programiranja, za napredne uporabnike pa omogoča ustvarjanje poljubnih grafičnih blokov. Na sliki 3-9 je prikazano osnovno delovno okolje programa Dynamo. [18]. 1 2. Slika 3-9: Delovno okolje v programu Dynamo. -. 1. točka: Padajoči meniji s funkcijami, ki jih program omogoča; 2. točka: Grafični vmesnik, v katerem se sestavlja koda in generira model.. V delovnem okolju Dynamo preprosto tvorimo poljubne geometrijske elemente (kot npr. linije ali geometrijske like). Vizualne bloke poiščemo s pomočjo iskalne vrstice z vpisovanjem ključnih besed ali pa posamezne gradnike poiščemo s pomočjo podmenijev. Rezultat naše skripte se nam prikazuje v grafičnem okencu programa Dynamo, rezultat, ki zajema elemente iz programa Revit, pa se nam v celoti prikaže v delovnem okolju programa Revit. Na sliki 3-10 je prikazan primer generiranja nosilca med dvema točka, ki smo jih 26.

(42) podali v obliki koordinat in mu definirali geometrijo, ki je povzeta iz knjižnice programa Revit. Točke se nanašajo na koordinatno izhodišče programa Dynamo. [18]. Slika 3-10: Generiranje nosilca v programu Dynamo. Pravokotna okenca na sliki predstavljajo bloke kode, ki delujejo v ozadju in opisno podajajo svoje delovanje. S krivuljami, s katerimi povezujemo okenca, logično povezujemo bloke kode in tako se v ozadju tvori kompleksna koda, ki nam omogoča generiranje poljubne geometrije. [18] Vsekakor v programu Dynamo ni le ene poti do cilja, saj lahko z zadostnim poznavanjem programskega jezika skripto optimiziramo in zmanjšamo število korakov. To je prikazano na sliki 3-11. Z zmanjšanim številom korakov smo dosegli enak rezultat, vendar je za takšno optimizacijo kode potrebno osnovno poznavanje programskega jezika Python. V primeru, ki je prikazan na sliki 3-11 smo namreč tekstualno definirali točke in podali ukaz za generiranje linije med točkami.. 27.

(43) Slika 3-11: Alternativni pristop generiranja nosilca. V grafičnem vmesniku programa Dynamo niso razvidne karakteristike uporabljenih prerezov, se pa rezultat prikaže v delovnem okolju programa Revit (sliki 3-12).. Slika 3-12: Geometrijski prikaz nosilca v programu Revit. Ker je Dynamo odprtokodni program, lahko vsi uporabniku prispevajo k izboljšavi funkcionalnosti z dodajanjem blokov v knjižnico ali ročnim generiranjem blokov kode za svoje potrebe. [18]. 3.4.3 Razlika med AutoCAD in Revit Obe programski orodji razvija isto podjetje, zato si delita podoben način dela. Uporabnikom AutoCADa je zaradi tega olajšan prehod na programsko orodje Revit. Bistvena razlika med programskima orodjema Revit in AutoCAD pa je BIM. V programu AutoCAD uporabljamo 28.

(44) linije, da ustvarimo osnovno geometrijo, ki predstavlja realne objekte, v Revitu pa uporabljamo definirano geometrijo, opremljeno z informacijami, in jo sestavljamo v končni izdelek. Še več, ko v Revitu delamo v enem pogledu, npr. tlorisu objekta, se generirajo vsi ostali pogledi. Enako velja za vse spremembe v modelu. Sprememba v enem pogledu je torej vidna tudi v drugem pogledu, v programu AutoCAD pa je treba spremembe ročno vnašati za vsak pogled posebej. [20]. 29.

(45) 4 PREDSTAVITEV OBRAVNAVANEGA OBJEKTA. Opis projekta. Kot osnova za vizualno programiranje nam je služil Projekt za pridobitev gradbenega dovoljenja za nadvoz 4-3 v Mariboru (Slivnica), ki ga je izdelalo podjetje Ponting d.o.o. [21] To nam je omogočilo sodelovanje s projektanti in je doprineslo k pravilnemu razumevanju zasnove konstrukcije in tehnologije izvedbe. V raziskovalnem delu smo se lahko zaradi tega osredotočili na programiranje optimalnih rešitev in se ni bilo treba ukvarjati z zasnovo objekta, ki ni tema magistrskega dela.. Splošno. Nadvoz je lociran na cesti AC Slivnica–Draženci–Gruškovje (meja Hrvaška) na razcepu Slivnica – krak A, AC A4, odsek po BCP 0091 Slivnica–Hajdina in je prikazan na sliki 4-3. [21]. Slika 4-1: Nadvoz 4-3 v Slivnici. [22] 30.

(46) Pri objektu gre za sovprežno integralno prednapeto AB-konstrukcijo skupne dolžine 80 m z maksimalnim razponom 30 m. Prednapeti montažni nosilci so nameščeni v treh poljih sledečih dimenzij [21]: -. razpon 1: 25 m, razpon 2: 30 m, razpon 3: 25 m.. Voziščna konstrukcija je sestavljena iz osmih prednapetih AB-montažnih T-nosilcev statične višine 1,4 m, širine spodnjega roba 0,40 m in širine zgornjega roba 1,785 m. Nosilci so razporejeni na medosni razdalji 1,795 m z 1-centimetrsko široko dilatacijo med njimi in potekajo pod naklonom 2,5 %. Ob robovih so nosilci integralno zaliti v prečnik kvadratne oblike dimenzij 2,0/2,0 m ali krajni opornik. Na nosilcih je AB-plošča, spreminjajoče debeline od 25 do 27,6 cm, ki je bila zabetonirana po montaži nosilcev, kar je zagotovilo sovpreganje med nosilci in betonsko ploščo. Karakteristični prečni prerez je prikazan na sliki 4-2. [21]. Slika 4-2: Karakteristični prečni prerez. [21] Voziščna konstrukcija je podprta na dveh vmesnih podporah, skupno štirih stebrih okroglega preseka in premera 1,40 m. Stebri so razporejeni v dvojicah na medsebojni oddaljenosti 7,48 m v osi podpore 2 (km 1,4 + 28,639) in podpore 3 (km 1,4 + 58,639). Na zgornjem robu so vpeti v prečnik, na spodnjem pa v pilotno blazino. [21]. 31.

(47) Debelina pilotne blazine je 1,60 m in tlorisno gledano ima obliko I-nosilca dolžine 10,0 m in širine 5,50 m. Dimenzije pasnice na spodnji in zgornji strani so 5,50/2,16 m. Širina stojine znaša 2,60 m. Tloris pilotne blazine in stebrov je prikazan na sliki 4-3. [21]. Slika 4-3: Tloris pilotne blazine in stebrov. Pod pilotno blazino se nahajajo štirje simetrično razporejeni piloti, ki so v AB-izvedbi in imajo premer 1,25 m. Piloti segajo do globine 16,0 m. Na krajnih robovih v osi 1 in 4 se nahajata krajna opornika škatlaste oblike, kot je prikazan na sliki 4-4. Oba sta temeljena na štirih pilotih premera 1,25 m. Od roba opornika sta odmaknjena za 1,20 m. Medosna razdalja med piloti znaša 3,75 m. Globina pilotov pod obema opornikoma je 22,0 m. Pilotna blazina nad piloti je dolga 13,65 m, visoka 4,75 m in široka 2,0 m. Za opornikom se nahaja dvojica kril dolžine 4,0 m, višina krila se začne pri 4,75 m in se zmanjšuje do 1,5 m. Debelina stene krila je 0,60 m. [21]. 32.

No results found