isicad: Tekla Structures. Монолитные железобетонные конструкции от проекта до стройплощадки

Авторы: Д. Купцов, коммерческий директор Tekla в России и СНГ, П. Храпкин, директор по развитию Бюро ESG, А. Антонов, начальник отдела САПР Бюро ESG

Программный продукт Tekla Structures получил наибольшую известность среди проектировщиков и производителей металлоконструкций. Это не случайно, более двадцати лет назад он был создан именно для решения задач проектирования металлоконструкций. Однако функционал Tekla Structures существенно увеличился за эти годы. Сегодня внушительная его часть нацелена на решение задач по проектированию железобетонных конструкций (как сборных, так и монолитных). Данная статья раскроет основные возможности ПО для работы с монолитным железобетоном.

Работы по монолитному железобетону можно разделить на три стадии: проектирование (создание модели и получение документации), планирование и непосредственное выполнение работ на стройплощадке (см. Рис 1).

Стоит отметить, что как только разговор заходит об автоматизации, фокус традиционно смещается именно на первый этап, на проектирование. Сложившаяся ситуация, на наш взгляд, — отличительная особенность российских реалий. Сложно не согласиться с тезисом о том, что новые технологии внедряются, в первую очередь, для экономии средств, а основные денежные и трудовые затраты приходятся не на этап проектирования, а на этап строительства (или эксплуатации, если речь идёт о сложных технологических объектах). Именно поэтому представляется разумным говорить в данной статье об автоматизации на основе технологии BIM (Building Information Modeling), захватывая и планирование, и работы на стройплощадке, и эксплуатацию объектов.

Большинство руководителей понимают важность детального планирования всех этапов возведения железобетонных конструкций. Сюда входит составление графика производства работ, оценка объемов и стоимости строительных материалов, заказ, изготовление и доставка на площадку необходимых материалов, закладных изделий и иных элементов конструкций в соответствии с графиком строительных работ. Любые недоработки и просчеты в планировании немедленно приводят к серьезным потерям в стоимости проекта. Однако, уже не так очевидно, что именно наличие информационной модели позволит выполнить планирование точнее и оперативнее.

Помимо проектировщиков модель нужна и другим специалистам, работающим над проектом; каждый из них предъявляет свои, специфические для его части проекта, требования, каждый наполняет модель данными из своего раздела (см. Рисунок 2). Эти возможности как раз и предоставляет технология BIM.

В случае, если каждый этап проектирования выполняется без тесной связи с проектировщиками смежных дисциплин, занятыми в предыдущих этапах проекта, значительная часть информации теряется, и многое приходится начинать заново (синяя линия). Если удается накапливать данные в общей модели, используя на отдельных участках лишь необходимую часть данных (красная линия на Рисунке 2), это заметно экономит время, а, значит, снижает стоимость всего проекта. Конечно, это — идеализированное условное изображение; в реальной жизни ситуация намного сложнее. Однако тенденции этот рисунок отражает верно, и подход BIM действительно позволяет снизить общую стоимость проекта, время его реализации и повысить качество выполнения работ.

В частности, когда вместо часто используемых «плоских» чертежей с самого начала используется 3D-модель, обогащенная накапливаемыми атрибутивными данными (о классах бетона и арматуры, о массе и количестве элементов конструкций), многие коллизии становятся настолько очевидными, что их удается избежать или устранить на ранних этапах проектирования.

Tekla Structures — специализированная САПР, предоставляющая широкие возможности по проектированию несущих конструкций, связи с производством, планированию строительства. Входной информацией для создания модели несущих конструкций служит информация, полученная от смежных разделов проектирования. Это могут быть как плоские чертежи, так и трёхмерные информационные модели из других системах проектирования (продукты Autodesk, MagiCAD, SmartPlant3D, Bentley и т.п.) (см. Рисунок 3.).

Следствием относительно узкой специализации ПО Tekla Structures является необычайно богатый набор средств взаимодействия (импорт/экспорт) со сторонними САПР и открытость для написания собственных приложений (Tekla Open API). В качестве опорной модели в Tekla можно загрузить данные в форматах DWG, DGN, IFC, STP и др., перенося с предыдущих этапов проектирования значительную часть атрибутивной информации. А можно загрузить и PDF или сканированное изображение объекта или бумажных чертежей.

Естественно, не все входные данные удается точно и однозначно распознать и ввести в модель, например, текстовую информацию с бумажных чертежей учесть чрезвычайно трудно. Поэтому потери информации и ручной труд здесь по-прежнему неизбежны. Да и опробованный специалистами InterCAD перенос данных из моделей в Autodesk Revit, Intergraph SmartPlant3D, Bently STAAD.Pro и AutoPipe через приложения-связки, предоставляемые Tekla, ограничен и не может полностью избавить от необходимости чтения и распознавания, а затем «ручного» ввода информации. Тем не менее, применение перечисленных выше инструментов Tekla Structures значительно сокращает общее время проектных работ и трудозатраты (см. Рисунок 4).

Какой же инструментарий Tekla предоставляет для проектирования монолитного железобетона:

1) Работа с бетоном Объемы бетона вместе с другими атрибутами, такими, как прочность, марки смесей, технологии заливки, могут быть смоделированы и вычислены в Tekla Structures независимо от уровня сложности геометрии конструкции.

2) Армирование Tekla Structures предлагает инструменты для ручного армирования (отдельными стержнями, группами, сетками) и армирования параметрическими компонентами, наличие российских классов арматуры, автоматические получение спецификаций и отчётов.

3) Закладные изделия Tekla Structures обеспечивает возможность создания и пополнения баз закладных изделий, наполнение баз атрибутивной информацией и получение всех необходимых отчётов и спецификаций.

4) Проектирование опалубки

Кроме проектирования непосредственно монолитных железобетонных конструкций, в Tekla Structures есть инструменты для расстановки опалубки, подсчёта количества щитов и т.д.

Основные возможности Tekla Structures для монолитного бетона:

Быстрое и точное моделирование возможно, начиная:
- С чистого листа;
- По 2D-чертежам (PDF, DWG, DXF);
- По опорным моделям (IFC из Revit, ArchiCAD и т.п.);
Количественные расчеты
- Organizer - Организатор
- Template Editor – Редактор шаблонов
- Редактор символов
Связь с существующими решениями
- Microsoft Excel
- Другие доступные решения

В качестве иллюстрации компонентов Tekla Structures, демонстрирующих этот подход, на Рисунке 5 приведены практические отчеты, полученные результирующие таблицы Excel и некоторые экранные формы для работы с атрибутами объектов, составляющих модель.

Рисунок 5

Нужно признать, что для проектирования железобетонных конструкций Tekla Structures используют на данный момент в основном иностранные компании. Их мнением и придётся ограничиться в рамках этой статьи.

Обратите внимание, в приведённых примерах акцент был сделан на наглядность 3D-моделей, удобство координации на основе моделей, планирование. Там, где конкретные исполнители могут не почувствовать выгоды, она может проявиться для руководящего состава организации.

Возвращаясь к реалиям России, стоит отметить, что именно перенос внимания на формальные требования, выдвигаемые перед непосредственными создателями проектно-сметной документации, является одной из основных проблем, препятствующей успешному внедрению технологии информационного моделирования в нашей стране. Перед проектировщиком стоит четко очерченная задача: выпустить к конкретной дате требуемое количество листов чертежей, оформленных по определенным правилам. Проектировщикам не только не важно, удастся ли обеспечить эффективный процесс строительства, зачастую их не касается, насколько успешно и удобно работается коллегам в смежной специальности. Ключевой фокус смещается на оформление документации: быстро, просто, автоматически, по ГОСТ и даже не строго по ГОСТ, а по тому, как ГОСТ понимается в конкретной организации.

Однако основная выгода от BIM лежит в совершенно иной плоскости — это, в первую очередь, экономия средств, и выражена она будет сильнее всего отнюдь не на стадии проектирования, а, как было сказано выше, при строительстве и эксплуатации. Заметим, что эта отложенная экономия обеспечивается во многом на стадии проектирования за счет дополнительного труда проектировщиков. Стоимость же этого этапа в рамках всего проекта относительно невысока. Еще одно принципиальное отличие локальной ситуации по внедрению BIM от глобальной состоит в том, что информация, накопленная в трехмерной модели на стадии проектирования, часто просто не используется на следующих этапах: при производстве, при строительстве, для решения логистических задач. Реальный экономический эффект от использования технологии BIM удалось бы получить, просто используя разработанную BIM (да и просто трёхмерную) модель для решения широчайшего круга следующих за проектированием задач.

Подведем итог: компании, использующие Tekla Structures при моделировании и планировании бетонных работ, отмечают, в первую очередь, удобство координации проекта, планирования закупок и процесса строительства, снижение количества ошибок в проектной документации. Для ряда проектов достижение обозначенной планки эффективности — опциональная возможность, но определённые категории объектов, например, некоторые наиболее сложные гидротехнические сооружения, исключительно трудно реализовать без соответствующего проекту программного обеспечения BIM и возможностей, которое оно предоставляет.

Всё это заставляет посмотреть на внедрение и использование САПР гораздо шире, чем просто на инструменты по автоматизированному выпуску проектной документации. Tekla Structures в этой связи фактически определяет стандарт проектирования сложных железобетонных и монолитных конструкций.