Расчет и проектирование металлических конструкций с использованием Tekla Sructures и Лира-САПР Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Расчет и проектирование металлических конструкций с использованием Tekla Sructures и ЛИРА-САПР

Грузков Александр Артурович,

студент, кафедра гидротехники, теории зданий и сооружений, Дальневосточный федеральный университет, aleksandrgruzkov29@mail.ru

Солянник Павел Евгеньевич,

студент, кафедра гидротехники, теории зданий и сооружений, Дальневосточный федеральный университет, pavelgrand557@gmail.com

Вернин Никита Александрович,

студент, кафедра гидротехники, теории зданий и сооружений, Дальневосточный федеральный университет, navernin@gmail.com

Описан процесс строительного производства. Отмечены цели создания строительного проекта. Приведена история методов проектирования и обозначены их отличительные особенности. Подробно показаны преимущества использования BIM-технологий, а также новые возможности, которые они открывают.

Рассмотрена связка программного обеспечения для информационного моделирования и проектирования строительных конструкций Tekla Structures с одной из наиболее распространенной расчетной программой в России - ЛИРА-САПР, на примере проектирования балочной клетки нормального типа. Приведен подробный алгоритм работы в этих программах: от создания аналитической модели до построения чертежа. Проведен анализ совместного использования данных программ. Сделаны выводы о перспективности внедрения технологий информационного проектирования в процесс строительного производства. Также приведены положительные последствия такого подхода к строительному проектированию.

Ключевые слова: BIM технологии, расчетные программы, эффективность, оптимизация.

Строительство - это сфера, включающая в себя большое количество различных стадий, начиная с инженерных изысканий и заканчивая эксплуатацией построенных зданий и сооружений. И каждая стадия должна быть задокументирована. Поэтому важность проекта сложно переоценить. Именно качественно сделанный проект позволяет строителям построить надежное здание, а заказчику оценить объем требуемых инвестиций. Исходя из этого не удивительно, что в строительную индустрию всегда пытаются внедрить новые технологии, благодаря которым можно быстрее и качественнее проектировать и строить.

С развитием вычислительной техники стали развиваться новые методы проектирования. На смену традиционным кульманам пришел компьютер. В 1980-ых активно развивались CAD-программы (computer aided design - САПР - система автоматизированного проектирования), автоматизирующие задачи проектирования. Вносить изменения в проект стало гораздо проще. Повысилась скорость выполнения проектов, а также возможность создавать 3D модели.

В конце 2000-ых появились BIM (англ. Building Information Model - информационная модель зданий и сооружений) технологии. Начали создаваться мощные программные комплексы, в которых создают уже не чертежи, а информационную модель здания или сооружения. Для того, чтобы пользоваться такими программами, инженеру требуется иметь намного больше знаний и умений, но скорость работы при грамотном использовании возрастает в разы. Также появилась возможность построить конструкции любой формы в 3D с последующим получением плоских видов.

Одним из таких комплексов является Tekla Structures - программное обеспечение для информационного моделирования и проектирования строительных конструкций. В Tekla реализованы все необходимые функции: создание металлических конструкций и их соединений, железобетонных конструкций и их армирование, а также возможность создания расчетной модели с заданием необходимых нагрузок. Расчетную модель возможно передать для расчета в различные расчетные такие программы, как SCAD, RFEM, Robot, SAP 2000 и др.

Рассмотрим связку Tekla Structures с наиболее распространенной программой в России - ЛИРА-САПР, на примере проектирования балочной клетки нормального типа с пролетом главных балок 12 м и пролетом 6 м. Высота - 7 м. Использованы следующие версии программ: Tekla Structures 21.1 и ЛИРА-САПР 2016 R5.

1) Создание аналитической модели в Tekla Structures

Для этого необходимо создать проект типа КМД. Далее создать сетку колонн, а также колонны высотой 7 м. Сечение колонны зададим произвольное - I30K1.

X X

о

го А с.

X

го m

о

2 О M

о

Также с произвольными сечениями построим главные (140Ш1) и второстепенные (120Ш1) балки.

о сч о

CS РО

о ш m

X

<

m О X X

порта в ЛИРА-САПР, где производится настройка экспортируемой модели. Также при экспорте модели в ЛИРА-САПР передаются и сечения из Тек1а.

Аналитическая модель может быть передана в САПФИР. Оттуда модель после доработки может быть передана в САПФИР-ЖБК, где можно подобрать бетон и произвести армирование железобетонных конструкций.

4) Работа с расчетной моделью в ЛИРА-САПР

В ЛИРА-САПР были установлены необходимые связи и шарниры, а также созданы 3 загружения: постоянная нагрузка, собственный вес и ветровая нагрузка. Нагрузки собраны согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования». Были сформированы сочетания усилий.

Рисунок 1 - Аналитическая модель балочной клетки

2) Создание расчетной модели в Tekla Structures На вкладке «Расчет» необходимо нажать на кнопку «Модели расчета и проектирования». Нажимаем на кнопку «Создать». Выбираем приложение расчета -Lira 16 Tekla 21.1.

Рисунок 2 - Расчетная модель балочной клетки 3) Экспорт расчетной модели в ЛИРА-САПР

Рисунок 3 - Экспорт расчетной модели балочной клетки в ЛИРА-САПР

После выбора приложения расчета нажимаем на кнопку «Экспорт». Автоматически откроется окно экс-

Рисунок 4 - Расчетная модель балочной клетки (а-постоянная нагр, б-собственный вес, в-ветровая нагр.)

5) Статический расчет

Выполнен статический расчет, в результате которого были получены внутренние усилия и напряжения.

Рисунок 5 - Мозаика изгибающих моментов

6) Подбор сечений в ЛИРА-САПР Автоматически были подобраны сечения конструкций исходя из усилий в них.

8) Создание соединений

В Tekla Structures имеется большая библиотека стандартных соединений металлических конструкций, которые можно подробно настроить, изменяя толщины пластин, количество и размер болтов, а также меняя параметры сварки.

Рисунок 8 - Модель с узлами

8) Создание чертежей

В Tekla Structures возможно автоматически создавать различные чертежи. Рассмотрим процесс создания чертежей, на примере монтажного чертежа второстепенной балки. Для этого необходимо настроить чертеж, а именно выбрать как будут помечаться детали, болты, сварные соединения. Выбрать типы и цвета линий. Шрифты выносок и размеров.

Рисунок 6 - Результат подбора сечений

7) Импорт подобранных сечений из ЛИРА-САПР в Tekla Structures

Все сечения в аналитической модели автоматически обновились.

Рисунок 7 - Импорт результатов в Tekla Structures

Рисунок 9 - Чертеж второстепенной балки

На примере проектирования балочной клети нормального типа был рассмотрен процесс построения и расчета с использованием связки Tekla Structures с ЛИРА-САПР. Такой тандем позволяет повысить работу инженера-конструктора в разы. Всего за 10-15 минут можно выполнить работу, которая классическими методами заняла бы несколько часов. При чем у расчетчика отпадает необходимость нанимать человека, который будет создавать рабочие чертежи по его расчетам, так как в Tekla Structures процесс создания чертежей заточен под чертежи типа КМ и КЖ.

Итак, можно сделать вывод, что внедрение BIM-технологий в процесс проектирования хоть и требует от инженеров потратить множество усилий на изучение программ, но в результате появляется большая экономия времени и ресурсов, что ведет к экономии денежных средств. А это позволяет развиваться компаниям и всей индустрии в целом.

Литература

1 СП 20.13330.2016 (Актуализированная версия СНиП 2.01.07-85*). Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - М.: Минрегион России, 2016.

X X

о

го А с.

X

го m

о

ю

2 О M

о

2 Е.Б Стрелец-Стрелецкий, А.В. Журавлев, Р.Ю. Водопьянов. Под ред. Академика РААСН, докт. техн. наук, проф. А.С. Городецкого. ЛИРА-САПР. Книга I. Основы// LIRALAND-2019.- 154с.

3 Передача данных Tekla Structures — ЛИРА-САПР — Tekla Structures [Электронный ресурс] - Режим доступа: hhttps://help.liraland.ru/829/3463/

4 Связь Tekla Structures — ЛИРА-САПР — Tekla Structures [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://help.liraland.ru/829/3040/

Calculation and design of metal structures using Tekla structures and LIRA-SAPR

Gruzkov A.A., Solyannik P.E., Vernin N.A. Far Eastern Federal University

The process of construction production is described. The goals of creating a construction project are marked. The history of design methods and their distinctive features are given. The advantages of using BIM technologies are shown in detail, as well as the new opportunities that they open. The article considers a combination of software for information modeling and design of building structures Tekla Structures with one of the most common calculation programs in Russia -LIRA-CAD, on the example of designing a normal type of beam cage.

A detailed algorithm for working in these programs is given from

creating an analytical model to building a drawing. The analysis of the joint use of these programs is carried out. Conclusions are made about the prospects for the introduction of information design technologies in the process of construction production. The positive consequences of this approach to construction design are also presented. Keywords: BIM technology, calculation programs, efficiency, optimization.

Referenes

1 SP 20.13330.2016 (Updated version of SNiP 2.01.07-85*).

Loads and impacts. Design Standards. - M.: Ministry of Regional Development of Russia, 2016.

2 E. B. Strelets-Streltsy, A. V. Zhuravlev, Vodopyanov R. Yu.

Under the editorship of Academician of RAACS, doctor. Techn. Sciences, Professor A. S. Gorodetsky. LIRA-CAD. Book I. The Foundations // LIRALAND-2019.- 154p.

3 Data transmission Tekla Structures — LIRA-SAPR — Tekla

Structures [Electronic resource] - Access mode: hhttps://help.liraland.ru/829/3463/

4 Communication Tekla Structures — LIRA-SAPR — Tekla

Structures [Electronic resource] - Access mode: https://help.liraland.ru/829/3040/

о es о es

о ш m

X

А

m О X X