228-0320/01 – BIM ve stavební mechanice (BIMSM)

Cílem předmětu BIM ve stavební mechanice je seznámit studenty se základními dovednostmi při provádění statických výpočtů s využitím dostupného softwaru v rámci BIM (informační modelování budov), což je moderní způsob plánování a realizace stavebních projektů. Informační modelování budov je založeno na vzájemném propojení všech účastníků projektu. Všechna data související se stavbou jsou udržována v digitální podobě 3D modelu stavby. Jednotlivé oborové modely, například model pro posouzení nosné konstrukce, je pak odvozen z tohoto digitálního modelu stavby. Postupy, se kterými se studenti v tomto předmětu seznámí, lze tato data integrovat do programových systémů pro statické výpočty, jež jsou v projekční praxi rozšířeny a používány. Jednoznačnou výhodou tohoto BIM projektování je efektivnější a rychlejší přenos informací mezi statikem a projektantem pozemních staveb a značná úspora času statika při modelování konstrukce. Další nespornou výhodou je návaznost na následné práce spojené s výkresovou dokumentací stavebně konstrukčních částí, jako jsou výrobní výkresy armování monolitických konstrukcí či výrobní výkresy ocelových konstrukcí. Využitím BIM modelování se zároveň eliminuje spousta zbytečných chyb. Softwarová řešení programů využívaných ve výuce (SCIA Engineer, RFEM a ANSYS) plně podporují technologii OPEN BIM založenou na datovém formátu IFC (Industry Foundation Classes) a umožňují import a export vstupních i výstupních dat na této úrovni. Tyto programové systémy obsahují BIM nástroje k převodu architektonického modelu z CAD programů (AutoCAD, ArchiCAD) na analytický model vhodný pro výpočet metodou konečných prvků. Výsledné statické a deformační veličiny pak mohou být exportovány prostřednictvím datového formátu IFC do dalších softwarových produktů zaměřených na detailní konstrukční řešení nosných prvků z různých stavebních materiálů - betonu, oceli a dřeva (např. Tekla Structures, Revit a IDEA Connections). Výpočetní model složený z obecných těles je třeba pro statické výpočty přetransformovat pomocí BIM nástrojů na model analytický, který bude obsahovat příslušný typ 1D, 2D nebo 3D výpočtových objektů - jako např. sloupy, nosníky, stěny, desky nebo skořepiny. Dalším problémem, se kterým se studenti seznámí a naučí se jej eliminovat, je nespojitost některých částí modelu, která může vzniknout při převodu obecných těles na MKP prvky a vede k nestabilitě výpočtu z důvodu singulární matice tuhosti konstrukce. Po zdárném definování geometrie konstrukce je nutné definovat zatížení a jejich kombinace a správné okrajové podmínky související např. s reálným podepřením.

V předmětu studenti získají znalosti potřebné pro statickou analýzu 1D, 2D a 3D konstrukcí metodou konečných prvků, přičemž se seznámí s vytvářením výpočtových modelů konstrukcí a s vyhodnocováním získaných výsledků. Praktická výuka je prováděna v počítačové laboratoři. Pro výuku jsou používány programové systémy SCIA Engineer, RFEM a ANSYS. Studenti přitom získají znalosti, které jim umožní zvládnout libovolný systém pro analýzu konstrukcí metodou konečných prvků.

KOLÁŘ, Vladimír, Jiří KRATOCHVÍL, František LEITNER a Alexander ŽENÍŠEK. Výpočet plošných a prostorových konstrukcí metodou konečných prvků. 2. přeprac. vyd. Praha: SNTL, 1979. ZIENKIEWICZ, Olek C., Robert L. TAYLOR a David A. FOX. Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics. 7. vyd. Elsevier Science & Technology, 2013. ISBN 978-1856176347. ZIENKIEWICZ, Olek C. The Finite Element Method in Engineering Science. 3. a další reprint. vyd. London: McGraw-Hill, 1977. ISBN 978-0070941380. BATHE, Klaus-Jürgen. Finite Element Procedures in Engineering Analysis. New Jersey: Prentice Hall, Englewood Clifts, 1982. ISBN 978-0133173055. BATHE, Klaus-Jürgen a Edward L. WILSON. Numerical methods in finite element analysis. New York: Englewood Cliffs, Prentice-Hall, 1976. ISBN 978-0136271901. DESAI, Chandrakant S. a John F. ABEL. Introduction to the finite element method: A numerical method for engineering analysis. New York: Van Nostrand Reinhold, 1972. ISBN 978-0442220839. BITTNAR, Zdeněk, Petr ŘEŘICHA. Metoda konečných prvků v dynamice konstrukcí. Praha: SNTL, 1981. BITTNAR, Zdeněk, Jiří ŠEJNOHA. Numerické metody mechaniky I. a II. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1992. ISBN 80-01-00855-X. KOLÁŘ, Vladimír. Chyby ve výpočtech konstrukcí. Ostrava: Expert, 1995. HAMMING Richard W. Introduction to Applied Numerical Analysis. New York: Dover Publications, 2012. ISBN 978-0486485904. MADENCI Erdogan a Ibrahim GUVEN. The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS. 2. vyd. New York: Springer, 2015. ISBN 978-1489975492. COOK, Robert D., David S. MALKUS, Michael E. PLESHA a Robert J. WITT. Concepts and applications of finite element analysis. 4. vyd. New York: John Wiley, 2001. ISBN 978-0-471-35605-9. GALLAGHER, Richard H. Finite element analysis—fundamentals. New York: Englewood Cliffs, Prentice-Hall, 1975. SEGERLIND, Larry J. Applied finite element analysis. New York: John Wiley, 1976. DHATT Gouri, Emmanuel LEFRANCOIS a Gilbert TOUZOT. Finite Element Method. Wiley-ISTE, 2012. ISBN: 978-1-118-56970-2. University of Alberta - ANSYS Tutorials. University of Alberta: [cit. 2019-11-05]. Dostupné z: https://sites.ualberta.ca/~wmoussa/AnsysTutorial/

Krátké ověřovací testy z probrané problematiky, Interaktivní prožitková práce a sebehodnocení v průběhu práce skupiny ve cvičení.