Перспективы использования комплекса программных продуктов при проектировании и конструировании железобетонных изделий

Главной тенденцией сегодняшнего дня является то, что пользователей уже не устраивают разрозненные программы узкого назначения. Архитекторы, проектировщики и конструкторы хотят иметь инструмент, который позволяет работать над проектом сооружения, как с одним объектом. При этом, каждый должен иметь возможность вносить свой вклад, свои изменения, которые в свою очередь становятся доступными к осмыслению, принятию решений и редактированию всех участников проекта. Такой подход существенно уменьшает трудозатраты, связанные с передачей данных от одного специалиста к другому. Снимаются многие проблемы согласований, исчезают технические ошибки. Такая технология проектирования существует и базируется на единой Информационной Модели Здания – Building Information Model (BIM) [1].

Ранее разрозненные программные продукты объединены в единый комплекс со схожим интерфейсом и возможностью передачи данных из одной целевой программы в другую. К ним относятся: Autodesk Revit Architecture; Autodesk Revit Structure; Autodesk Robot Structural Analysis; AutoCAD Structural Detailing (составная часть Revit Structure Suite); Autodesk Revit MEP.

Autodesk Revit Architecture позволяет сформировать архитектурный облик здания, получить архитектурно-планировочные чертежи на основе созданной 3D модели здания, разместить объект на строительной площадке, создать визуализацию объекта и многое другое, необходимое на стадии архитектурного проектирования.

В Autodesk Revit Structure можно выделить в конструктивной схеме расчетную. Указать связи, активные нагрузки, действующие на отдельное изделие (элемент здания) или конструкцию (например, рамную) здания в целом, выполнить контроль правильности выбранной расчетной схемы. После чего передать расчетную схему в Autodesk Robot Structural Analysis (RSA) для статического расчета конструкции. В RSA, по результатам статического расчета, можно выполнить проектирование стальных и железобетонных элементов.

Результаты проектирования затем можно передать в AutoCAD Structural Detailing (ASD – программа для подготовки чертежной документации), которая имеет модули для работы с чертежами стальных и железобетонных конструкций, либо обновить модель сооружения в Revit для принятия решений со стороны архитектора. Реализованная модель передается конструкторам инженерных сетей, которые выполняют проект в Autodesk Revit MEP.

В качестве примера будет рассмотрен проект стальной конструкции. Модель сооружения будет создана в расчетном комплексе Autodesk Robot Structural Analysis. После выполнения статического расчета будет выполнен подбор сечений элементов конструкции, расчет узлового соединения. Финальные рабочие чертежи будут подготовлены в AutoCAD Structural Detailing (составная часть AutoCAD Revit Structure Suite). В рамках изучения дисциплины «Железобетонные конструкции» автором статьи был выполнен сравнительный анализ проектирования элементов железобетонного каркаса промышленного здания «вручную» по известным методикам и с использованием программ Autodesk Revit Structure и Autodesk Robot Structural Analysis.

Первый опыт работы с этими программными продуктами показал основные преимущества и пока еще существующие недостатки (недоработки), не позволяющие выполнять конструирование железобетонных изделий в соответствии с действующими в нашей стране «Строительными нормами и правилами» (СНиП) [2]. Однако, несмотря на недостатки, очевидны преимущества данного расчётного продукта по сравнению с проектированием «вручную», когда приходится выполнять ряд итераций, пока результаты подбора тех или иных параметров конструкции или ее элементов не будут удовлетворять условиям расчета.

К таким преимуществам следует отнести, прежде всего, высокую скорость расчёта и возможность параметризации модели, интуитивно понятный интерфейс.

Автор данной статьи, при конструировании таких железобетонных изделий как ригель, фундаментная балка, фундамент стаканного типа, также отмечает очевидные преимущества программного продукта в части мобильности и скорости выполнения этапов проектирования и конструирования железобетонных конструкций. Кроме того, Autodesk Robot Structural Analysis позволяет осуществить максимально подробный анализ работы конструкции, и без особых временных затрат рассчитать необходимое количество арматуры с указанием точного места расположения стержней.

В рамках изучения дисциплины «Железобетонные конструкции» автором статьи был выполнен статический расчёт ригеля с последующим подбором арматуры. Совокупность программ Autodesk Revit Structure и Autodesk Robot Structural Analysis даёт возможность снизить трудоемкость по проектированию простых и сложных железобетонных конструкций. Для чего достаточно создать геометрическую модель посредством продукта Autodesk Revit, чтобы впоследствии интегрировать её в программу Autodesk Robot для дальнейшего расчёта. Затем, преобразовав созданную ранее модель в расчётную схему, необходимо задать сочетания нагрузок для рассматриваемого объекта, указать связи. Последнюю операцию по выбору связей можно проделать и в Autodesk Revit Structure, после чего места их расположения будут благополучно переданы вместе с геометрической моделью в Robot Structural Analysis.

Далее выполняется статический расчёт конструкции на активные внешние воздействия такие как: сосредоточенная сила, распределенная нагрузка, крутящий момент. Результаты этих расчетов Robot Structural Analysis представляет в виде эпюр, карт или численных значений.

После чего следует перейти к расчёту по выбору армирования данной конструкции, с учётом нагрузок, заданных ранее. Расчет предусматривает выбор следующих элементов и параметров: детали арматурного каркаса (монтажные петли, выступающая арматура); максимальный и минимальный диаметр стержней; класс используемой арматуры и прочее. Robot Structural Analysis позволяет вывести на экран: трёхмерную модель арматурного каркаса; чертеж конструкции каркаса; спецификацию арматурных изделий; расчётные эпюры напряжений.

При необходимости можно передать полученную модель в программный продукт Autodesk Revit для дальнейшей обработки и создания рабочей документации. Надо отметить, что данный расчёт можно произвести без применения программы Autodesk Revit. Это возможно благодаря тому, что Autodesk Robot обладает своим генератором простых конструкций, которым вполне можно воспользоваться при проектировании балок перекрытия. Однако данная программа является в первую очередь расчётным комплексом и не всегда способна воссоздать сложные архитектурные формы.

В результате работы можно сделать выводы о явных перспективах внедрения технологий BIM в сферу проектирования зданий и сооружений. Нельзя не отметить экономию времени и явное преимущество в плане наглядного отображения результатов, коллективной работы и меньшего количества технических ошибок при работе с применением расчётных и архитектурных программных комплексов.