Добро пожаловать на официальное интернет-представительство Некоммерческого Партнерства "Союз производителей бетона"
Союз создан в 2003 году с целью координирования, регулирования и управления разрозненными отраслями, нормальное функционирование которых необходимо для общего развития рынка бетона. Мы заинтересованы в формировании и укреплении здоровой экономической политики на строительном рынке.






ПРИГЛАШАЕМ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ


МЫ СОТРУДНИЧАЕМ



НАШИ ПАРТНЕРЫ







АВТОРИЗАЦИЯ
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


 

БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН - СТАТЬИ

Прислать свою статью


16.05.2011

Индустриализация проектирования в строительстве сборных конструкций из железобетона и напряженного железобетона

Комментариев: 0 | Количество просмотров: 1471

Автор: Markus Molz, Gunter Wehrle 

Введение

«Треугольник напряжений», стороны которого представляют время, качество и затраты, постоянно снова ставит перед проектно-конструкторским бюро требование переосмыслить проектирование с использованием САПР и заново его организовать. Говоря плакатным стилем, это требование «отважиться шагнуть от 2D к 3D».

Требование: полностью, вплоть до планирования производства работ, проектировать в 3D.

Цель: генерировать добавленную стоимость из 3D-модели здания и сделать ее экономически выгодной и для заказчика, и для конструкторского бюро как подрядчика.

Такая перестройка требует готовности к изменениям и инвестициям. Сегодня авторы могут на основании опыта первых реализованных проектов сразу сказать, что выбранный путь является правильным, и они видят, что эта смена парадигмы открывает новые шансы.

Ожидания от 3D-проектирования

Работая в строительном проектно-конструкторском бюро, авторы преимущественно занимаются промышленным строительством и специализируются на разработке концепций, расчетах и анализе конструкций и выпуске проектной и рабочей документации сборных конструкций из железобетона и предварительно напряженного железобетона.

Продумывая проектирование в 3D, они исходили из принципа, что после создания модели здания чертежи изделий должны генерироваться в максимальной степени автоматически.

Дальнейшие аспекты – как суметь всесторонне проанализировать модель здания, представить пользу от ее применения партнерам по проектированию, как лучше взаимодействовать с ними, – это были пункты, от которых они рассчитывали получить дополнительные прямые или косвенные преимущества.

Предпосылкой для этого они считали совсем прагматические вещи – достоверные чертежи изделий, получаемые при сокращении времени проектирования и с лучшим качеством по сравнению с ручным черчением.

Преобразование и развитие нового 3D-проектирования

Первый опыт

Рис. 1. Фрагмент модели со всеми закладными деталямиПервый опыт проектирования носил организационный характер, так как в начальной фазе проекта для 3D-проектирования требуется больше информации, чем обычно имеется. Так, 3D-модель должна содержать все определения, например, такие, как задание углублений, закладных деталей для соединения изделий, закладных деталей для инженерных систем, конструкционных деталей и соответствующих монтажных средств, таких как транспортные анкеры, монтажные и заливочные трубы и т. д. (рис. 1).

Сегодня такая информация последовательно запрашивается у заказчика и у проектировщиков соответствующих разделов. К данным и деталям, которые не проясняются на основании информации заказчика, делаются и предлагаются конструктивные решения, которые, как правило, принимаются участниками. Благодаря этому конструкторы могут соответствовать своему имени «проектировщик несущей Рис. 2. Извлечение из файла 3D PDF с рукописным добавлением. Коммуникация и документация совещания с заказчиками, смежниками и фирмами-изготовителямиконструкции» и поставленной задаче и заблаговременно снабдить модель здания конструктивными предложениями, что в итоге ведет к положительному резонансу проектировщиков и заказчиков. Авторы идут на несколько большие затраты времени в начале проектирования, поскольку они знают на основании предыдущего опыта, что это время компенсируется при создании чертежей изделия.

Это происходит за счет того, что часто сложные и глубоко скрытые проблемы благодаря 3D-модели теперь обнаруживаются раньше, и тогда на основе гибких возможностей отображения могут быть устранены гораздо быстрее, лучше и эффективнее. На совещаниях строителей работают с проектором Рис. 3. Фрагмент автоматически полученного чертежа сэндвич-элемента из железобетона с утеплителеми обсуждают проектные решения, в то время как производится презентация виртуального строительного объекта, и участникам представляется объемная модель в виде файла 3D PDF. Этот 3D PDF является в некотором роде побочным продуктом САПР. Как для профессионалов-проектировщиков, так и для лиц без квалификации «чтения чертежей», это – оптимальное средство коммуникации. Каждый умеет с ним обращаться, быстро схватывать детали и может тут же фиксировать комментарии или распечатать любую 3D-перспективу и линию разреза, дополнив ее при необходимости записью, рукописной или сделанной с помощью соответствующих программных средств (рис. 2).

Автоматические чертежи сложных изделий

В Allplan Precast автоматическое получение опалубочных чертежей и схем армирования отдельных плит сборных перекрытий и стеновых панелей из общего плана и раньше не было проблемой. Почему бы тогда так же не моделировать здание в целом, конструировать его Рис. 4. Фрагмент автоматически изготовленного чертежа изделия с ручной ассоциативной доработкой, например надписи арматурыполностью или частично из сборных изделий, чтобы потом автоматически генерировать чертежи конструктивных элементов, таких как колонны, стеновые плиты, фермы, балки или ребристые плиты из напряженного железобетона? В состоянии ли средства автоматизации создавать зрелые чертежи, которые можно читать и проверять, вместе с необходимыми данными для управления лазерными проекционными установками, гибочными станками, сварочными установками или роботами размещения арматуры? И как можно гибко реагировать на изменения?

Требования при этом не ограничиваются легко параметризуемыми элементами, которые, например, имеют место в стальных конструкциях. Гораздо более мы ориентируемся здесь на сложные элементы из области сборных конструкций из железобетона и предварительно напряженного железобетона, которые Рис. 5. Экранная копия при редактировании и визуальном контроле закладных деталей с опалубкой и арматурой. Слева отображение в привычном методе работы 2D, справа – в 3D-моделипредставляют собой конгломерат из бетона, разнообразной арматуры (стержни, сетки, предварительно напряженные тросы) и закладных деталей. Так как сооружения с точки зрения геометрии и оформления становятся все более сложными, а реконструкция существующих объектов или встраивание зданий в существующую застройку становится сегодня скорее стандартным случаем, то центральным требованием к программному обеспечению является максимально возможная гибкость и производительность.

Ответом на эти вопросы являются 3D-элементы, которые из любых объемных моделей или предварительно параметризованных элементов, таких как колонны, плиты стен или фермы из предварительно напряженного железобетона, превращаются в так называемые iParts (интеллектуальные строительные элементы). Этим элементам разработчик в дальнейшем процессе проектирования и изготовления модели добавляет закладные детали и особые Рис. 7. Фрагмент основной надписи чертежа изделия с автоматическим получением из модуля iParts всех атрибутовРис. 6. Фрагмент автоматически полученного чертежа изделия с частично ручным дополнениемсвойства и превращает их таким образом в интеллектуальные элементы. Не важно, как выглядит или сконструирован элемент – модуль iParts автоматически формирует чертежи. Если здание со своими элементами имеется полностью в виде 3D-модели, то для любого элемента нажатием кнопки получают чертеж изделия со всей информацией, характерной для зрелого чертежа.

Автоматика в первую очередь обеспечивает этот стопроцентно достоверный и читаемый чертеж

Чем сложнее детали, тем больше приходится дополнять и перерабатывать чертеж. Теперь рядом с моделью на экране имеется еще двумерный чертеж. Рис. 8. Вставка 3D элементов и узлов. Справа в перспективе, слева закладные детали одновременно автоматически отображаются в разрезах и видах и, соответственно, заимствуютсяБольшим преимуществом является то, что его можно обрабатывать привычным для САПР образом, но не инструментами черчения, а ассоциативными надписями, образмериванием, выносными узлами. Теперь, естественно, тут же возникает вопрос, что происходит с этими изменениями и дополнениями, которые предпринимаются в двумерном чертеже. В других САПР после получения чертежей из 3D-модели не существует возможности вернуть изменения из чертежа в модель. Это одна из причин, почему 3D-моделирование до сих пор не активно внедрено в рабочее проектирование. Эта проблема принципиально решена в технологии чертежей изделий в Allplan Precast. Не важно, где производится работа, в модели или на чертеже изделия, информация одновременно передается в каждое отображение.

Таким образом, это не улица с односторонним движением, работать можно в обоих направлениях. Например, авторы так конструируют свои схемы Рис. 10. Чертеж закладной детали как результат 3D-модели, представленной на рис. 9 армирования (рис. 4). Также имеется возможность спокойнее относиться в процессе проектирования несущей конструкции к сложной проблеме, связанной с частыми изменениями, вносимыми другими участниками проекта или заказчиком. Основой для этого является то, что благодаря вышеописанной технологии интеллектуальных изделий имеется возможность вносить изменения или в готовую 3D-модель с автоматической передачей изменений в чертежи изделий, или в готовые чертежи изделий с автоматическим заимствованием этих изменений в 3D-модели.

Гибридный метод работы, например при проектировании арматуры

Конструкторы всегда хотели, чтобы гибочная форма конструировалась Рис. 11. Ответственный инженер-конструктор обрабатывает модель, техники нажатием кнопки получают автоматические чертежи изделий и работают с ними дальшеили размещалась там, где это удобнее с точки зрения наглядности. Например, показать форму хомута в разрезе, а его размещение на виде. При этом определяется, как каркас из хомутов должен быть отображен на чертеже. Раньше конструкторы старались избегать видов и разрезов, так как было трудоемко постоянно убедительно представлять чертеж со всеми видами и разрезами и еще труднее отслеживать в чертежах все изменения.

В Allplan генерируется как угодно много разрезов, чтобы можно было просто и оптимально конструировать. Практически теперь каркас арматуры возникает в модели. Программа автоматически проверяет наличие коллизий в армировании, и легко видно, возможно ли изготовить конструкцию с учетом закладных деталей и прочих особенностей (рис. 5). Одновременно имеется полное привычное отображение в виде чертежа, отслеживающее все изменения.

Введение стандартов чертежей, которые действуют как визитные карточки бюро

Чтобы для всех типов элементов получить оптимальные компоновки Рис. 12. Модель геометрически сложного гаража со сборными стенами и колоннами (выделено темно-серым) и перекрытиями и пр. из монолитного бетоначертежей, можно с помощью графического редактора компоновок изготовить шаблоны. Например, авторы проектируют для определенного типа колонн компоновку чертежа с основными атрибутами проекта и чертежа, разрезами, видами, размерными цепями, надписями, спецификациями и экспликациями. С помощью такой одноразовой подготовки получают инструмент, дающий однородные, хорошо читаемые чертежи строительной специфики.

Отображение геометрии, арматуры, закладных деталей и т. д. можно для большей наглядности осуществлять отдельно. Опыт первых проектов показывает, что автоматически полученный чертеж простых элементов едва ли нужно дорабатывать. Более сложные элементы из любви к деталям обычно подвергаются доработке. Таким образом, графический редактор компоновок является инструментом, обеспечивающим единые стандарты качества.Рис. 13. Контроль коллизий арматуры различных сборных элементов с армированием элементов монолитных участков в 3D-модели

При создании чертежей изделий ожидается, что будут автоматически получены спецификации арматурных сталей на каждый выбранный сорт и тип стали, так же как и закладных и монтажных деталей (рис. 6). Но можно автоматически получить больше, - например, основную надпись чертежа с атрибутами проекта, чертежа и изделия, существенными параметрами сборных элементов, такими как объем, вес, количество штук, класс бетона, класс экспозиции, требования пожарной безопасности и т. д. (рис. 7).

Как сейчас проектировщик гарантирует, что класс бетона из основной надписи и относящаяся к нему штриховка или заливка в разрезах соответствуют друг другу? Он проверяет это вручную, и – если производятся изменения – надеется, что Рис. 15. Результат проектирования перед установкой опалубки перекрытий и балокничегоРис. 14. Сборная колонна с арматурой и закладными как 3D-модель не упущено. В проектировании элементов это регулируется автоматически. Если колонна получает новый класс бетона, неважно, в общей модели или, в чертеже, то есть изменяется единственный атрибут – все изменяется везде. В основной надписи стоит новый класс бетона, и все разрезы имеют соответствующую ему заливку.

Инвестиции в изменения

Конечно, обращению с 3D-программой надо сначала научиться и накопить необходимый опыт (рис. 8). Так же как мы ранее реализовали мысли о концепции слоев атрибутов, символах и т. д., мы должны были теперь это заново встроить в 3D. Это можно прекрасно описать на примере закладной детали.

В компьютерной анимации деталь должна быть отображена возможно более реалистично, на чертеже – в упрощенном представлении, зависящем от масштаба. И поскольку результаты ожидаются «от нажатия кнопки», это должно быть и на главных проекциях. Результат оказывается впечатляющим. Рис. 9 показывает компьютерную анимацию узла со стальной плитой с приваренными стержнями. Нажатием кнопки получают к этому вид и разрез с размерными цепями и надписями в чертеже изделия. Фрагмент чертежа – полученный полностью автоматически – показывает рис. 10.

Дальнейшим важным моментом была концепция компоновок для уже описанных чертежей элементов. Чтобы гарантировать, что все сотрудники получают определенный стандарт, и этим обеспечивается как формальное, так и содержательное качество чертежа, авторы инвестировали в будущее.

Сотрудники используют это как само собой разумеющееся и не должны больше заботиться о многих формальных и содержательных вещах. Создание нового отдельного шаблона теперь едва ли стоит много времени, которое во много раз больше экономится при создании каждого чертежа.

В итоге авторы могут на основании прошлого опыта утверждать, что оценка для времени освоения, в зависимости от структуры организации и степени образования в области САПР, а также от соответствующего оснащения аппаратными средствами, приблизительно составляет от трех до шести месяцев. В конструкторском бюро авторов уже, примерно после шести недель освоения были начаты первые проекты и успешно завершены по истечении следующих шести недель. При этом, однако, следует упомянуть, что они уже до этого совершили шаг от 2D к 3D. Сотрудники с воодушевлением восприняли нововведения и метод работы, направленный в будущее, и работают с большой отдачей.

Смещение деятельности

Опыт, ощущаемый вначале как отрицательный, мы оцениваем теперь как чрезвычайно позитивный. Представленная на рис. 11 пирамида отображает две области деятельности в теперешнем цикле проектирования. На вершине пирамиды создается модель, у подножия обрабатываются чертежи элементов. В начальной стадии проекта должно несколько больше времени быть уделено 3D-модели, так как на первых этапах для создателей модели требуется больше информации. Создатель модели несет полную ответственность за проект и имеет полное представление обо всей проектной документации. Это означает, что горизонтальная линия в треугольнике на рис. 11, – интерфейс между принятием проектных решений инженером-конструктором и созданием чертежей техником – при первой обработке модели и чертежей по сравнению с использовавшимся ранее способом работы сдвигается вниз. Время верхней половины пирамиды – часы инженера – многократно возвращается через уменьшение работы по созданию и контролю чертежей техником. Работающий сегодня инженер имеет больше ответственности, чем раньше. Он проясняет все сопряжения с другими разделами, что дает прямые существенные преимущества при обработке чертежей изделий.

Сокращение времени проектирования

Рис. 16. Подготовка первой грубой концепции для клиента после создания моделиКогда создана модель (рис. 12), тут же становятся доступны автоматически получаемые чертежи изделий. Закладные и монтажные детали, которые, как правило, также уже созданы, находятся в спецификации, как и другая предварительно определенная информация: вес, класс бетона и т. д. (рис. 7). Автоматический контроль коллизий и оптическая возможность контроля 3D-элементов в модели разгружает техника от необходимости анализа архитектурных чертежей и т. д. (рис. 13).

Контроль геометрии чертежей может быть уменьшен, так как элементы, лежащие в основе модели, гарантированно идентичны чертежам. Конструкторы создают теперь схемы армирования, и этим начинается также оптимизация опалубки и арматуры. Уже при моделировании система знает, какие элементы одинаковы, и соответственно снабжает их одним позиционным номером. Например, для пяти идентичных элементов получается один чертеж элемента с числом штук пять. Деталь армируется (рис. 14), чертеж элемента готов.

Рис. 17. Постоянная детализация модели с информацией для клиента по ходу выполнения проектаДаже после ручной доработки этот чертеж элемента прямо с доработками можно теперь полностью или выбранными частями перенести на подобные элементы, благодаря чему сокращается чертежная работа по ним. Как и в 2D, копируются фрагменты, только теперь в 3D с автоматической привязкой к новой модели. Все уточнения, вносимые в модель, мгновенно отражаются на чертежах, даже после того как эти чертежи были доработаны вручную. (рис. 15). Эта методика дает существенные преимущества. Минимизируется проектная работа и количество чертежей, одновременно создается возможность оптимизировать размеры партий, так как система автоматически распознает идентичные детали. На протяжении создания всей модели и всех чертежей получаются гарантированные количества деталей. Впрочем, здесь все перепроверяется программой: идентичность геометрии, арматуры, закладных деталей и, конечно, атрибутов типа класса бетона и др. Авторы убеждены в том, что на заводах сборных конструкций из такой методики можно извлечь дополнительно очень много пользы, так как с ее помощью можно оптимизировать и дорогостоящую опалубку.

Полностью используя потенциал рационализации при обработке элементов, проектно-Рис. 18. Модель, созданная на конкурс на этапе коммерческого предложения для обоснования оплаты работ по проектированию несущей конструкцииконструкторские бюро вновь и вновь встают перед вопросом, как им следует обходиться с закладными деталями, которые поступают от таких изготовителей, как Halfen, Schoeck и др. Как описано выше, используются относящиеся к ним текущие данные в соответственно подготовленном виде, в 3D и в 2D, каждый раз в различном исполнении. Соответствующие базы производителей уже включены в состав Allplan Precast. Ожидается, что изготовители в будущем будут предоставлять данные еще лучшего характера. Здесь имеется большой потенциал рационализации, который надо будет использовать.

3D-работы с виртуальным строительным объектом через Интернет

Для работы в САПР с 3D-моделями используют профессионально подготовленных инженеров, техников и конструкторов. Но как только модель построена, она может быть использована неспециалистами в области САПР. Авторы предоставляют свои виртуальные строительные объекты через Интернет клиентам и другим лицам, участвующим в проектировании (рис. 16).

Для этого вначале предоставляется первая грубая модель, с тем чтобы заказчик и его специалисты могли провести составление ведомостей работ и услуг для предложения, подготовку производства, план организации строительства и производственное планирование. Цвета на рис. 17 отмечают состояние изделия (например, красный – эскизный проект, синий – чертеж изделия готов и отправлен на проверку участникам проекта, зеленый – готов для изготовления и согласован). Так как проектировщики предоставляют участникам доступ к банку данных изделий, клиент может провести любой анализ.

Сортировка и выбор вначале просты, и преимущество состоит в том, что работа ведется не с горами чисел, а изменения видны наглядно на строительном объекте. Удобно выполняется даже моделирование хода работ, и можно видеть, как в кино, как растет здание. С этим предложением авторы вступают в неизведанную область, но это естественный последовательный шаг, показывающий, как можно сделать более полезной работу конструкторского бюро. Авторы видят здесь также дальнейший потенциал для вербовки будущих клиентов, так как возможность работать с 3D-моделью в стадии конкурсных предложений является для конструкторского бюро небольшой революцией, которой авторы сегодня уже частично занимаются (рис. 18).

Дополнительное отображение предложения в формате 3D отчасти может оказаться решающим при передаче работ в подряд. Авторы убеждены, что здесь может появиться еще много нового.

Итог

25 лет назад проектно-конструкторские бюро конфронтировали с САПР, с тех пор сделан большой шаг вперед. Карандаш чертежника заменило программное обеспечение. С годами росла производительность и качество. Уже давно говорят о 3D и его преимуществах, но внедрено оно в строительное проектирование только в отдельных областях, особенно в фазе эскизного проекта. Мы утверждаем, что мы можем организовать чисто чертежную работу для конструкторских бюро и фирм-производителей и заводов сборных конструкций более рентабельно, если мы используем шансы, открывающиеся при работе с 3D-моделями.

Добавленная стоимость, которая создается в проектно-конструкторских бюро благодаря работе в 3D, может при последовательном применении и использовании подготовленных данных привести к решающим экономическим преимуществам для конструкторских бюро и заводов сборных конструкций. Основой для этого должно быть то, что кроме «бумажных чертежей» будут использоваться также данные и информация, означающие реальную добавленную стоимость для заводов-производителей.

Источник информации: журнал "ЖБИ и конструкции"


Возврат к списку

Для того чтобы оставить комментарий, Вам необходимо авторизоваться.
3.151508739603

Реклама на портале


Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Некоммерческое партнерство "Союз Производителей Бетона",2003-2011
Все права защищены. Публикация информации с сайта без активной гиперссылки на www.concrete-union.ru и согласования с руководством запрещена
Адрес электронной почты info@concrete-union.ru
Размещение рекламы на портале НП "Союз Производителей Бетона"