CC BY
12УДК 624.012.45:004.925.82
АЛГОРИТМ КОНСТРУИРОВАНИЯ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СОВРЕМЕННЫХ CAOT СИСТЕМАХ
Сыродоева Л.В., студент группы 14Стр(ба)ГС, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: syrodoeva.96@mail.ru
Научный руководитель: Аркаев М.А., канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры строительных конструкций, Оренбургский государственный университет, Оренбург
На сегодняшний день высокий уровень развития автоматизированных программных средств в сочетании с их простотой и доступностью в процессе работы позволяет легко приобщить их к использованию в повседневной производственной практике широкому кругу инженеров, не обладающих глубокими знаниями в области информационных технологий.
Современные системы САПР позволяют пользователям обеспечить автоматизированное проектирование объекта любой степени сложности. Основная цель САПР - повышение эффективности труда инженеров, поэтому в статье рассматривается автоматизированное проектирование на примере разработки железобетонного каркаса административного здания. В результате расчета получено армирование элементов железобетонного каркаса.
Ключевые слова: CAnP системы, 3D модель здания, программный комплекс, железобетонный каркас, армирование.
Основная задача САПР по повышению эффективности инженерного труда достигается при использовании геометрии CAD систем (система автоматизированной разработки чертежей) в качестве основы для дальнейших операций в системах CAE (система автоматизированного конструирования), CAM (средства технологической подготовки производства изделий) и CAPP (средства автоматизации планирования технологических процессов). Это одно из значительных преимуществ автоматизации проектирования, позволяющее экономить время и сокращать количество ошибок, связанных с необходимостью определять геометрию конструкций с нуля каждый раз, когда она требуется в расчетах.
Интергация всех перечисленных подклассов САПР ассоциируется с термином BIM (Building Information Modeling) - информационное моделирование зданий, посредством создания трехмерной модели здания. Особенность такого подхода заключается в том, что строительный объект проектируется фактически как единое целое, а изменение какого-либо одного из его параметров влечёт за собой автоматическое изменение остальных связанных с ним параметров и объектов, вплоть до чертежей, визуализаций, спецификаций и календарного графика.
Программный пакет Allplan является одним из ярких примеров BIM проектирования и объединяет в себе следующие разделы строительного проектирования: архитектура, дизайн, генплан, инженерные системы зданий, строительные конструкции [1].
В разделе строительных конструкций все преимущества Allplan наиболее ярко выражаются при работе с железобетоном. Учитывая перспективность BIM моделирования, для представления всей степени удобства наглядности и эффективности работы в комплексе Allplan мною было решено разработать конструктивное решение ж/б каркаса административного здания.
Для этого реализованы следующие этапы: - Создана 3D модель здания в Allplan.
- Экспорт полученной модели в САПФИР для получения расчетной схемы.
- Перенос схему в расчетный комплекс ЛИРА-САПР для получения армирования.
- Импорт карт армирования в А11р1ап для разработки конструктивного решения всех элементов ж/б каркаса.
Рассмотрим подробнее каждый этап.
Создана 3Д модель здания, со сложной в плане конфигурацией, состоящие из двух блоков в 2 и 3 этажа с подземной парковкой. Здание решено в монолитном железобетонном каркасе с монолитными диафрагмами жесткости.
Пространственная жесткость здания обеспечивается совместной работой колонн, горизонтальных диафрагмам жесткости жестко связанных между собой. Горизонтальными диафрагмами жесткости являются монолитные железобетонные плиты перекрытия по железобетонным балкам. Дополнительными ДЖ являются монолитные стены подвала и наружные монолитные стены, выведенные до планировочной отметки.
Рисунок 2 - Железобетонный каркас здания в А11р1ап
Следующим этапом проектирования является экспорт модели здания в Сапфир, при этом объемные элементы 3Э модели преобразуются в пластины и стержни. Назначаются несущие элементы каркаса ж/б стены, колонны, балки и плиты перекрытия. Здесь же прикладываются все остальные нагрузки, за исключением климатических [2].
Рисунок 3 - Модель каркаса здания в Сапфир
После триангуляции модели получаем окончательную схему для экспорта в ЛИРУ, где прикладываем все климатические нагрузки и задаем их комбинации и производим расчет. По результатам расчета получаем изополя напряжений, представленные на рисунке 4.
Рисунок 4 - Изополя напряжений каркаса здания
Далее по указанным настройкам конструирования получаем карты армирования всех элементов железобетонного каркаса рисунок 5.
/ /V
Рисунок 5 - Карты армирования: I - колонн и балок, II - плиты перекрытия: а) армирование нижнее по оси х; б) армирование верхнее по оси х; в) армирование нижнее по оси у; г) армирование верхнее по оси у
Карты армирования импортируем в комплекс А11р1ап, где автоматически производится расстановка арматуры всех элементов в соответствии с полученными картами армирования. Далее вручную создаем соединительные элементы и после небольшой доработки [3] получаем визуальное представление этого армирования.
а) б)
Рисунок 6 - Армирование железобетонного каркаса (Примечание: а) армирование колонны, плиты, балки; б) узел армирования колонны с балкой)
С помощью программы Allplan можно получить спецификации всех элементов каркаса: арматуры, объемы бетона и т.д. Изменив свойства какого-либо элемента, эти изменения сразу же отобразятся на спецификациях.
BIM технологии позволяют:
- колоссально увеличить скорость работы и производительность;
- значительно сократить вероятность ошибок;
- работать специалистам различных направлений в одном пространстве;
- наглядное визуальное отображение проектных решений;
- моментальное отображение любых изменений модели на всех планах, видах, разрезах, ведомостях и спецификаций.
И это далеко не все преимущества, Будущее за BIM технологиями.
Литература
1. Некрасов, А.В. Allplan 2014. Первый проект от эскиза до презентации: Электронное учеб. издание. - Екатеринбург: ООО Фирма «Уралкомплект - наука», 2014. - 250 с.
2. Шубин, А.Л. Методические указания по выполнению РГР № 1 по дисциплине «Основы проектирования железобетонных конструкций» «Конструирование и расчет железобетонного каркаса многоэтажного здания» с применением программных комплексов
САПФИР и ЛИРА-САПР / А Л. Шубин, Л.И. Ярин, Р.Ю. Водопьянов, Е.Б. Королёва, В.Е. Губченко, В.П. Титок, А.Е. Артамонова. - М.: МАРХИ, 2016. - 59 с.
3. Тихонов, И.Н. Армирование элементов монолитных железобетонных зданий: Пособие по проектированию. - Москва: ФГУП «НИЦ «Строительство», 2012. - 168 с.
