Расчет и проектирование современных строительных конструкций с использованием прикладного программного обеспечения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и проектирование современных строительных конструкций с использованием прикладного программного обеспечения

А.И. Сиянов, к.т.н.

Винницкий национальный технический университет

г. Винница, Украина

Аннотация

Сделан подробный обзор программ отечественного и зарубежного производства, широко применяемых для расчета и проектирования современных строительных конструкций. На основании сравнительного анализа показаны специальные возможности, позволяющие максимально автоматизировать процесс. Даны рекомендации к практическому применению существующих программ для строительных конструкций, позволяющих выполнять большой объем проектных услуг.

Прикладное программное обеспечение в настоящее время широко используется для расчетов и проектирования современных строительных конструкций. Это объясняется интенсивным развитием наукоемких технологий и технических решений в строительстве с заметным продвижением в области разработки специального программного обеспечения. Кроме того, появляется необходимость разрабатывать различные объекты, отличающиеся сложными конструктивными решениями и достаточно непредсказуемым поведением в процессе эксплуатации. Работами в этой области должны быть задействованы специалисты широкого профиля, владеющие компьютерной техникой и приемами создания прикладного программного обеспечения. Поэтому обязательным требованием для решения многих задач является наличие в составе коллектива, занимающегося вопросами моделирования объектов, высококвалифицированных инженеров-конструкторов, способных правильно, с учетом требований нормативных документов, разрабатывать необходимые конструктивные решения.

Как мы знаем, сегодня уже практически невозможно представить себе проектно-конструкторскую группу, не имеющую в своем распоряжении достаточно мощной компьютерной базы, способной обеспечить бесперебойную работу всех отделов и предложить в конечном итоге готовый проект.

Важной задачей в разработке любого программного обеспечения является создание специальных возможностей, позволяющих максимально автоматизировать процесс.

В этом случае необходимо дать характеристику имеющимся разработкам, а именно проанализировать ситуацию в области создания программ и предложить рекомендации к практическому применению существующих комплексов.

На сегодняшний день разработаны как отечественные, так и зарубежные программы для расчета и проектирования современных строительных конструкций.

Речь в первую очередь идет о таких известных программных комплексах, как SCAD, Лира, Сosmos/Works, ANSYS Design Space.

Практически все эти программы способны интегрироваться со средой графических программ.

В частности интерфейс вычислительного комплекса SCAD обеспечивает подготовку расчетной модели на основе данных, полученных из системы AutoCAD в виде файлов в форматах DXF или DWG, систем Real Steel, Hyper Steel, StruCAD, Structural for MicroStation Triforma.

Однако наиболее полно интерфейс SCAD реализован с программой Real Steel. В этом случае обеспечивается не только передача в SCAD геометрической информации, данных о сечениях элементов, связях и нагрузках, но и возврат в Real Steel информации о сечениях, подобранных по результатам прочностного анализа конструкции 1.

Для вычислительного комплекса Лира 2 имеется аналогичная возможность функционировать в среде графических программ. С этой целью создана подсистема формирования чертежей стадии КМ - Лира-КМ 3. Такая подсистема эффективно воспринимается в AutoCAD, что с успехом позволяет использовать все его чертежные средства. Кроме того, есть возможность использовать объект 3D Solid.

Отметим, однако, что Лира-КМ контролирует изменения только объектов своих моделей. Объекты AutoCAD, не контролируемые Лира-КМ, могут редактироваться произвольно. Причем объекты Лира-КМ в любой момент можно удалить из модели, преобразовывая их к обычным объектам AutoCAD.

Документы AutoCAD, содержащие модели Лира-КМ, с успехом открываются на компьютерах, где не установлена эта подсистема, причем без потерь графики. К тому же Лира-КМ позволяет управлять своими объектами, как с помощью пользовательского интерфейса, так и программно. Предложенный продукт имеет объектную модель, управление которой может осуществляться из среды Microsoft Visual Basic for Applications, встроенной в AutoCAD. Вместе с тем есть возможность управлять объектами модели Лира-КМ путем изменения объектов AutoCAD, благодаря которым реализуется модель. Объекты AutoCAD можно программировать с помощью встроенных языков AutLISP или VBA. Посредством технологии ObjectARX, использованной в Лира-КМ, любые изменения объектов AutoCAD, принадлежащих модели Лира-КМ, отслеживаются и модель корректируется.

Вместе с тем аналогичная модель с использованием программы Сosmos/Works или ANSYS Design Space строится в графической среде благодаря программе Solid Works. Построение расчетной модели осуществляется благодаря программе Сosmos/Works или ANSYS Design Space путем нанесения сетки конечных элементов на уже созданную в Solid Works геометрическую модель. Причем в программе Сosmos/Works применяется более густая сетка, чем в программах ANSYS Design Space, Лира или SCAD. Это позволяет получить наиболее точные данные, несмотря на увеличение количества узлов, усложнения решения задачи и времени, затраченного на получение конечного результата 4-7.

Отмечая особенности вычислительного комплекса SCAD, мы упомянули о системах Real Steel, Hyper Steel, StruCAD, Structural for MicroStation Triforma.

Дадим некоторую характеристику наиболее распространенной программы Real Steel.

Итак, Real Steel - это интегрированная система автоматизированного проектирования конструкций, выполненных в металле. Из всех строительных дисциплин использование автоматизированных систем проектирования на основе компьютерного моделирования наиболее развито в сфере проектирования и производства металлических конструкций. Достаточно распространены и получили широкое признание программы Hyper Steel, StruCAD, Structural for MicroStation Triforma, в меньшей степени - XSteel, ProSteel, MultiSteel, SteelCAD и другие. Проанализировав функциональные возможности каждой из этих программ, можно с уверенностью сказать, что все они ориентированы на использование не приемлемых в наших условиях западных принципов и стандартов 8.

Наиболее близко отвечает требованиям отечественных норм высокоэффективное программное обеспечение для проектирования металлических конструкций Real Steel. Эта программа имеет совместимость с графическими и расчетными системами в среде трехмерного моделирования AutoCAD. Кроме того, есть возможность командной работы в компьютерных сетях, что позволяет сотрудничать работникам конструкторского бюро или членам группы разработчиков, задействованных в конструировании и расчете конструкций, создании узлов, фрагментов и целых систем.

Аналогично вычислительному комплексу Лира можно готовить объекты Real Steel по технологии ObjectARX. Эти объекты представляют собой параметрические прототипы элементов металлических конструкций: профилей, стержней, пластин, узлов и т.п. Кроме того, нет зависимости программы Real Steel от модифицированных, обновленных версий AutoCAD; упрощается возможность совместной работы Real Steel с системами проектирования промышленных объектов (Intergraph PDS, SmartPlant 3D, Bentley AutoPlant) при любой платформе (AutoCAD, MicroStation).

Программа анализа и проектирования запускается прямо из интерфейса Real Steel и открывается с моделью, подготовленной к расчету. При необходимости можно продолжить создание модели или выполнить расчет импортированной модели. При этом есть возможность взаимного возврата модели в среду Real Steel, AutoCAD, SCAD, STAAD.Pro.

Удобство программы Real Steel состоит еще и в том, что она располагает средствами генерации документов проекта. В автоматическом режиме по указанию пользователя можно создавать отдельные чертежи или полный комплект проектно-конструкторской документации, включая спецификации, ведомости материалов и конструкций. Двухмерные модели в виде монтажных схем, планов, фасадов, разрезов можно генерировать из общей трехмерной модели здания.

Все конструктивные элементы имеют связь с базами данных. Это дает возможность автоматизировать процесс маркировки на монтажных схемах и чертежах.

Благодаря специальной возможности, двухмерные изображения можно редактировать прямо в трехмерной модели.

Процесс создания узловых соединений возможен благодаря имеющемуся набору баз данных и библиотек программы. При этом узловые соединения могут копироваться, вставляться, изменяться в модели, сохраняться в библиотеках узлов. С целью проверки соединения имеется возможность рассчитывать болты и сварные швы по требованиям отечественных и европейских норм.

Все чертежи создаются в виде файлов в формате DWG, что позволяет при необходимости производить их редактирование и пополнять средствами AutoCAD.

Поскольку Real Steel является приложением AutoCAD фирмы Autodesk, то имеется возможность работы с Autodesk Architectural Desktop, Mechanical Desktop и другими Autodesk приложениями.

Программное обеспечение Real Steel может быть с успехом интегрировано как модуль проектирования металлоконструкций в системы проектирования промышленных объектов. В частности возможна интеграция в систему управления проектом Bentley PlantLife Vision для совместной работы с AutoPlant и PlantSpace.

Существенным преимуществом программы является передача моделей Real Steel в системы просмотра проектов AutoPlant Explorer, Navis Works, SmartPlant Explorer.

Кроме того, для программы Real Steel имеется возможность передачи моделей в системы механического проектирования SolidWorks, SolidEdge, Autodesk Inventor.

Вследствие интеграции программы Real Steel с расчетными и графическими комплексами, о которых уже было сказано ранее, ее спрос на мировой арене весьма значительный и по нашему мнению со временем будет возрастать.

К тому же вычислительные комплексы SCAD, Лира, Сosmos/Works, ANSYS Design Space также интегрированы со средой графических программ, что в настоящее время является одним из условий конкурентоспособности прикладного программного обеспечения на мировом рынке предоставления проектных услуг.

Подводя итог, отметим, что мы рассмотрели практически все основные программные комплексы для расчета и проектирования строительных конструкций, использование которых имеет место в нашей стране и за рубежом. Все они являются продуктом творческой работы коллективов программистов и конструкторов, имеющих большой практический опыт и знания в области программирования, расчета и проектирования строительных конструкций.

программа строительный конструкция проектирование

Литература

1. Карпиловский В.С., Криксунов Э.З. Опыт использования интегрированной системы SCAD Office в расчетах и проектировании стальных конструкций // Металлические конструкции: взгляд в прошлое и будущее: Сб. докладов VІII Украинской науч.-техн. конф.-Часть 2.-Киев: Изд-во “Сталь”, 2004.-С. 161-174.

2. Пакет прикладных программ “Лира-Windows 9.2”.-К., НИИАСС, 2002.

3. Городецкий А.С., Медведенко Д.В. Подсистема создания чертежей стадии КМ - ЛИРА-КМ // Металлические конструкции: взгляд в прошлое и будущее: Сб. докладов VІII Украинской науч.-техн. конф.-Часть 2.-Киев: Изд-во “Сталь”, 2004.-С. 175-185.

4. Вeer, F.P. and Russell Johnston, E., Mechanics of materials, McGraw-Hill, 1981.

5. Hibbeler, R.C., Mechanics of materials, Second edition, Prentice Hall, 1994.

6. Shigley, J.E. and Mischke, C.R., Mechanical Engineering Design, Fifth edition, McGraw-Hill, 1989.

7. Алпатов В.Ю., Холопов И.С. Использование различных САПР при моделировании работы узлового соединения пространственной решетчатой конструкции.-В сб. науч. трудов Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте.-Самара.-2002.-С. 186-192.

8. Попов В., Жебараускас Р., Ярмолаев А. Интегрированное автоматизированное проектирование металлоконструкций: тенденции и перспективы развития. Система REAL Steel // Металлические конструкции: взгляд в прошлое и будущее: Сб. докладов VІII Украинской науч.-техн. конф.-Часть 2.-Киев: Изд-во “Сталь”, 2004.-С. 186-194.

Размещено на Allbest.ru