Все чаще и чаще в настоящее время проектировщикам строительных конструкций гражданского и промышленного назначения приходится сталкиваться с проектами нестандартных архитектурных форм и размеров, например, складские, торговые и спортивные комплексы, высотные здания. Как правило, данные объекты не имеют ранее запроектированных и построенных отечественных аналогов.
В подобной ситуации даже наличие необходимой подготовки и опыта бывает не достаточным для того, чтобы провести полноценный расчетный анализ пространственной схемы конструкции и сделать правильную оценку принимаемых конструктивных решений. Наиболее актуальным вариантом решения данной проблемы можно считать применение в практике проектирования современных программных комплексов. При этом становится возможным проведение компьютерного моделирования различных вариантов трехмерных схем на всех стадиях эксплуатации зданий.
Научно-технический центр «АПМ» (НТЦ АПМ) уже более 15 лет специализируется на создании программного обеспечения для автоматизации проектно-конструкторских работ в различных областях промышленности. В настоящее время разработчики центра реализуют инновационный проект по разработке и внедрению системы автоматизированного проектирования строительных конструкций гражданского и промышленного назначения – программного комплекса APM Civil Engineering. Эта система в полном объеме учитывает требования государственных стандартов, строительных норм и правил, относящиеся как к оформлению конструкторской документации, так и к расчетным алгоритмам.
Система APM Civil Engineering обладает необходимым функционалом для создания моделей конструкций, задания необходимого спектра нагрузок, выполнения расчетов и визуализации полученных результатов. Имеющиеся в APM Civil Engineering возможности инструментального обеспечения позволяют решать обширный круг прикладных задач:
- Проектировать металлические конструкции при различных видах нагружения и закрепления с возможностью автоматического подбора поперечных сечений и генерацией стандартных узлов соединений металлоконструкций;
- Проектировать железобетонные конструкции; проводить автоматический подбор параметров арматуры, необходимой для армирования бетонных ригелей, колонн, плит, а также армирования каменных конструкций; выполнять расчет фундаментов;
- Проектировать деревянные конструкции и автоматически подбирать металлические зубчатые пластины для соединения в узлах, а также получать на все элементы конструкции схему распиловки;
- Рассчитывать элементы соединений вышеперечисленных конструкций с оценкой статической и усталостной прочности (в форме проектировочного и проверочного расчетов);
- Создавать конструкторскую документацию;
- Использовать при проектировании поставляемые базы данных стандартных изделий и материалов, а также создавать свои собственные базы под конкретные направления деятельности предприятия.
Проектирование металлических конструкций (рис. 1, 2)
Система APM Civil Engineering позволяет проектировать металлические конструкции различного назначения любых форм и размеров при произвольном нагружении и закреплении. Характерными особенностями процесса проектирования этого типа конструкций в APM Civil Engineering являются:
- полностью либо частично подготовить геометрическую модель металлоконструкции, используя при этом библиотеки наиболее распространенных типовых схем;
- выполнить проверку несущей способности и автоматически подобрать оптимальное поперечное сечение стержневого элемента (по критериям прочности и устойчивости, а также в соответствии с требованиями СНиП II-23-81) из библиотеки стандартных сечений либо из библиотеки, подготовленной пользователем;
- проанализировать напряженно-дефомированное состояние металлоконструкции;
- автоматически получить чертежи стандартных узлов соединений металлоконструкций;
- провести расчет сварных швов узловых элементов, а также расчет групповых болтовых соединений;
- подготовить проекционные чертежи модели конструкции в целом и отдельных ее деталей;
- получить таблицу расхода по элементам металлоконструкции
Проектирование железобетонных конструкций (рис. 3)
С помощью системы APM Civil Engineering выполняется весь комплекс необходимых проектных расчетов железобетонных конструкций, состоящих из балочных элементов, колонн, плит, перекрытий, а также фундаментов. Процесс проектирования железобетонных элементов предусматривает решение задач прочности по предельным состояниям первой и второй групп в соответствии с СП 52-101-2003.
Инструменты проектирования железобетонных конструкций позволяют:
- представить модели строительных железобетонных конструкций в виде комбинации элементов колонн, ригелей, балок, перекрытий, плит и оболочек;
- вычислить расчетные сочетания усилий (РСУ);
- проанализировать напряженно-деформированное состояние конструкции;
- выполнить подбор армирования бетонных элементов (прямоугольных, тавровых, двутавровых, круглых и кольцевых) согласно нормам СП 52-101-2003 для наиболее опасной комбинации внутренних силовых факторов, приложенных к элементу конструкции;
- провести проектировочный и проверочный расчет железобетонных элементов;
- провести расчет фундаментов, включающий определение геометрических размеров, осадки грунтов под фундаментом и подбор армирования (ведется в соответствии с нормами СНиП 2-02.01-83);
- получить удобную форму представления результатов расчета, в том числе реальную картину размещения арматуры в объеме железобетонного элемента.
Проектирование армокаменных конструкций (рис. 4)
С помощью системы APM Civil Engineering можно выполнить расчет каменных и армокаменных конструкций. Каменные материалы (керамический и силикатный кирпич, бетонные блоки, блоки из кирпича и керамических камней и т.д.) как правило применяются в малоэтажном строительстве в качестве стен либо иных фрагментов зданий из бетона, металла и дерева. Расчеты армокаменных конструкций в APM Civil Engineering выполняются согласно СНиП II-22-81 и сводятся к проверочным.
Проектирование деревянных конструкций (рис. 5)
Спецификой расчета деревянных конструкций в APM Civil Engineering является то, что:
- возможно использование наиболее часто применимых типовых схем;
- расчет на прочность элементов деревянных конструкций выполняется методом конечных элементов и с учетом требований СТО 36554501-002-2006;
- имеется возможность автоматизированного подбора металлических зубчатых пластин, а также нагельных соединений;
- возможна печать схем распиловки всех элементов балочной деревянной конструкции