Project Studio^cs Фундаменты 3.5

Существенное обновление модуля расчета и конструирования фундаментов

Дмитрий Эстрин

Основные изменения

Новая концепция процесса проектирования

Возможности новой версии

Специалисту будет интересно

Что в итоге?

О перспективах

Модуль конструирования, расчета и вычерчивания фундаментов, входящий в архитектурно-строительную систему Project Studiocs Фундаменты, в последнее время подвергся значительным обновлениям. В версии 3.5 появилось множество необходимых для инженера-конструктора инструментов.

Программный пакет «Фундаменты» появился более 10 лет назад как составная часть известного программного комплекса АРКО. Первоначально «Фундаменты» могли работать только в интегрированной среде АРКО+AutoCAD и как самостоятельный продукт не распространялись. Модуль предназначался для создания чертежей нулевого цикла, обеспечивал вычерчивание элементов схем расположения всех основных видов фундаментов на естественном и свайном основаниях и позволял сформировать необходимые спецификации.

Основные изменения

Project Studio^CS Фундаменты является модулем системы Project Studio^CS и входит в разработанную российской компанией Consistent Software архитектурно-строительную линейку проектирования, включающую также модули Project Studio^CS Архитектура, Конструкции и Электрика. В качестве рабочей среды используется AutoCAD — пользователю до­ступны все графические средства этой САПР.

Своим превращением из чертежного приложения AutoCAD в мощный расчетно-чертежно-проектирующий инструмент «Фундаменты» обязаны включением в программный пакет команд для расчета, проектирования и вычерчивания столбчатых фундаментов на естественном и свайном основаниях под одиночные или сдвоенные колонны, в том числе для проектирования арматурных изделий. Кроме того, был модернизирован механизм проектирования и вычерчивания многорядных свайных линейных и круговых ростверков, усовершенствованы программы проектирования сборных ленточных фундаментов на естественном основании и разверток стен из фундаментных блоков разных типов.

Отличительная особенность современной версии «Фундаментов» — полная интеграция его расчетных и проектирующих компонентов в среду AutoCAD. Процессы подготовки данных, расчета, проектирования и вычерчивания происходят в единых временн ы х рамках, в одной удобной среде, без обращения к другим программам, без операций экспорта/импорта каких-либо файлов сторонних программ, не являющихся приложениями AutoCAD. Результаты расчета и проектирования мгновенно отображаются на чертеже.

Новая концепция процесса проектирования

Общение системы и пользователя строится по принципу: «Разумный минимум данных для максимально возможного результата». Разработчики новой версии уделили большое внимание построению гибких диалоговых режимов, при которых программные модули постоянно генерируют подсказки, информацию о состоянии программы, сообщения о причинах ошибок, блокируют некорректные действия пользователя и на любом этапе расчета или проектирования предоставляют ему возможность отмены предыдущих действий. Система активно использует информацию графической среды при получении данных, извлекаемых из объектов-аналогов, координат мест расположения, ориентации, привязок и  т.д.

Подготовка данных к расчету производится в диалоговом окне. При этом система контролирует формальные ошибки пользователя: она не позволит задать противоречивые исходные данные и выдаст соответствующее предупреждение. Такая концепция автоматизированного проектирования значительно экономит время на коррекцию ошибок в исходных данных и изменение условий расчета, избавляет пользователя от многих рутинных операций и исключает возможность появления большинства погрешностей.

Возможности новой версии

Пакет ориентирован на работу в полуавтоматическом диалоговом режиме и располагает удобным сервисным аппаратом, позволяющим легко добиваться желаемого результата при расстановке свай в многорядных ростверках, раскладке стеновых блоков в развертках стен подвалов, раскладке плит ленточных фундаментов сплошной или прерывистой раскладке или при размещении фундаментных балок на схеме расположения.

В зависимости от типа основания команды модуля подразделяются на две группы:

1. Команды для расчета фундаментов на естественном основании:

• расчет и проектирование столбчатых фундаментов на естественном основании;

• расчет и проектирование ленточных фундаментов на естественном основании;

• проектирование разверток стен подвалов из стеновых блоков различных типов с автоматическим переносом элементов с плана на боковую проекцию развертки, с автоматической маркировкой блоков, созданием спецификации и подсчетом монолитного бетона заделок;

• раскладка рандбалок на схеме расположения.

2. Команды для расчета фундаментов на свайном основании:

• расчет и проектирование столб­чатых фундаментов на свайном основании;

• проектирование однорядных и многорядных линейных ленточных свайных ростверков;

• проектирование однорядных и многорядных круговых и дуговых ленточных свайных рост­верков;

• проектирование прямоугольных и круглых свайных полей при различных способах расстановки свай;

• проектирование одиночных забивных и буронабивных свай;

• автоматическая нумерация и визуальная индикация свай;

• формирование таблиц отметок и спецификация свай;

• раскладка рандбалок на схеме расположения.

Маркировка всех элементов, размещаемых на схеме расположения (столбчатых фундаментов, стеновых блоков, фундаментных плит, рандбалок и т.д.), выполняется в автоматическом режиме — с созданием необходимых спецификаций и подсчетом объемов бетона монолитных заделок.

Программа нумерует сваи в одном из трех возможных режимов, автоматически выполняет визуальную индикацию свай различных марок, генерирует спецификацию и таблицу отметок.

Специалисту будет интересно

В одной журнальной статье невозможно подробно рассказать обо всех функциях Project Studio^CS Фундаменты, поэтому рассмотрим только наиболее существенные.

Набор команд для расчета и проектирования столбчатых фундаментов на естественном и свайном основаниях

Наиболее широкие возможности программа предоставляет при расчете столбчатых фундаментов на естественном и свайном основаниях, а также при проектировании и конструировании арматурных изделий и формировании полного набора строительной документации. Эти возможности реализуются посредством четырех основных команд:

• расчет фундамента;

• маркировка фундаментов;

• конструирование фундамента;

• спецификация фундаментов.

Команда Расчет фундамента позволяет в режиме прямой или обратной задачи определить оптимальные опалубочные габариты фундамента под одиночные или сдвоенные железобетонные или металлические колонны произвольного положения и ориентации. При определении осадки учитывается большое количество влияющих фундаментов и используются различные модели грунтового основания (упругое полупространство, упругий слой конечной мощности).

Программа позволяет определить требуемое количество арматуры в фундаменте как в бесконечно жестком брусе, лежащем на упругом основании, из расчета его на выгиб реактивным давлением грунта в сечении между далеко разнесенными колоннами (как, например, в фундаменте под опору транспортерной галереи при расстоянии между ветвями 6 м).

Реализовано выполнение конструктивного расчета тела фундамента с определением продольного и поперечного армирования, а также диаметра анкерных болтов и номера профиля упоров для баз металлических колонн.

Подготовка исходных данных производится в основном окне программы (рис. 1). В левой его части размещены кнопки вызова соответствующих разделов данных, а в правой — информация о результатах расчета. При формировании данных широко используются принципы «по умолчанию» и «по аналогу».

Данные о материалах формируются в диалоговом окне Материалы . Предусмотрена возможность выбора характеристик в наборах выпадающих списков марок бетона, классов рабочей и монтажной арматуры и анкерных болтов.

Пользователь может управлять результатами расчета: накладывать ограничения на развитие и смещение подошвы, задавать желаемое соотношение ее сторон, а также граничные величины расчетного давления, осадки и крена. Кроме того, можно выбрать тип колонны, задать или указать непосредственно на чертеже ее положение, ориентацию, параметры и расчетные сочетания нагрузок (рис. 2). Допускается отсутствие колонн на фундаменте.

Для металлической колонны также могут быть выбраны тип анкерной группы, габариты плиты базы и расстояния анкеров (рис. 3).

При наличии подвала (в любых четвертях) программа выполняет сбор вертикальных и горизонтальных нагрузок от вертикального и бокового давления обводненного грунта с учетом полезной нагрузки на поверхности (рис. 4). Предусмотрены средства блокировки автоматического сбора горизонтальных нагрузок и регулировки их величин.

Параметры грунтовых напластований (не более десяти) задаются в окне Грунты и могут заимствоваться — для этого следует указать на фундамент-аналог. При задании мощности равной нулю любой из слоев исключается из работы без обнуления его характеристик. Данные о фундаментах, влияющих на осадку рассчитываемого, задаются в окне Влияющие фундаменты, причем для их формирования достаточно указать на маркер, расположенный рядом с фундаментом, и задать число однотипных. В результатах расчета собственная осадка фундамента и осадка влияния дифференцированы.

Расчет основания выполняется с учетом данных кровель подстилающих слоев, а также дополнительного давления влияющих фундаментов. После успешного расчета на схеме расположения будут вычерчены опалубочные габариты подошвы и  — по заказу — подколонник, анкерные болты и упоры. Результирующая информация отображается в области результатов с формированием сообщения о характеристике критерия, определившего развитие подошвы и высот ступеней.

При неудачной попытке проектирования фундамента в поле сообщений основного окна появляется сообщение о причинах неудачи. В обоих случаях формируется исчерпывающий набор выходной информации, содержащей сведения о компонентах расчетных сочетаний, формах эпюр давлений под подошвой — с отображением форм неполного касания при отрыве от расчетных и нормативных нагрузок.

Команда Маркировка фундаментов предназначена для маркировки одного или нескольких фундаментов в полуавтоматическом режиме, при котором программа автоматически распознает одинаковые фундаменты, позволяет начинать маркировку с произвольного номера, принудительно присваивать номера марок отдельным фундаментам, произвольно размещать на чертеже или удалять какие-либо фундаменты, появившиеся в перерыве процесса маркировки. Благодаря этим особенностям программе можно полностью доверить контроль над процессом маркировки, задавая лишь его последовательность. В ходе диалога программа один раз запрашивает начальный номер маркировочной последовательности и многократно — положение места маркировочной выносной линии.

Возможности команды Конструирование фундамента представлены на панели соответствующего диалогового окна (рис. 5). Последовательно используя в диалоге функции команды, пользователь формирует полный комплект чертежной документации и самостоятельно располагает на экране его отдельные компоненты. Программа вычерчивает проекции опалубочного чертежа заданной ориентации со схемой расположения арматурных каркасов. Диаметры стержней, привязки и расположение в теле фундамента полностью соответствуют реальной ситуации.

Пользователь может выбрать масштаб опалубочного чертежа, его ориентацию, изменить диаметры арматурных стержней и заказать тип армирования подошвы (сетки в один или два слоя). Спецификации к рабочему чертежу формируются параллельно с созданием графических фрагментов и имеют полную комплектность.

При заказе на вычерчивание арматурных изделий и анкерных болтов допускается выбор их масштаба и увеличение диаметров (но не менее требуемых по расчету). Предусмотрена возможность создания как общей ведомости расхода стали на арматурные изделия, детали, анкерные болты и закладные упоры, так и локальных ведомостей на отдельные типы арматурных изделий (например, только на вертикальные каркасы подколонника).

В Project Studio^CS Фундаменты реализованы положения серии 1.412.1-6 «Фундаменты монолитные железобетонные на естественном основании...» (Россия, 1988).

Общее представление о комплектности выходной чертежной документации модуля дает приведенный на рис. 6 фрагмент рабочих чертежей фундамента на естественном основании с железобетонной и металлической колоннами.

Набор команд для расчета и проектирования ленточных фундаментов на естественном основании

Этот набор команд предназначен для расчета, проектирования и вычерчивания ленточных фундаментов. Одновременно с расчетом основания по деформациям отрисовываются контуры лент, производится раскладка фундаментных плит сплошной или прерывистой раскладки, выполняется перестановка плит, а также сбор объема монолитного бетона на заделки и их образмеривание, маркируются фундаментные плиты и создается спецификация с записью о расходе бетона на заделки.

Структура основного окна напоминает структуру окна команды Расчет столбчатого фундамента. Аналогичным образом выстроен и аппарат контроля формальных ошибок и генерации сообщений. Пример результатов работы с этим набором команд представлен на рис. 7.

Набор команд для расчета и проектирования ленточных фундаментов на свайном основании

Программа трассирует однорядные и многорядные свайные ленты линейной, дуговой или круговой конфигурации, расставляет сваи, отрисовывает контуры ростверка, нумерует и маркирует сваи, автоматически выполняет их визуальную индикацию, размещает на чертеже спецификацию и таблицу отметок. Пользователю обеспечены максимально удобные условия для расстановки свай в рядах:

• использование рядового или шахматного способа расстановки свай;

• выбор типа начала ряда при шахматном способе расстановки (первый ряд полный/неполный);

• размещение свай через заданное расстояние или через равные промежутки при заданном их числе;

• манипулирование «остатком»;

• образмеривание ряда.

После внесения уточнений в проект потребуется лишь перенумерация свай — при этом происходит автоматическое редактирование прежней нумерации. Пример результатов работы с этим набором команд показан на рис. 8.

Набор команд для расчета и проектирования разверток стен подвалов из фундаментных блоков

Эти команды предназначены для проектирования и вычерчивания разверток стен из фундаментных блоков типа ФПБ и ФБС с формированием заготовки развертки и переносом строительных осей с плана. В диалоговом режиме выполняются:

• перенос с плана на боковую проекцию стены поперечных стен, оконных, дверных и прочих проемов (возможна отрисовка по произвольным габаритам и привязкам);

• полуавтоматическая расстановка стеновых блоков в обозначаемых границах;

• перестановка и удаление стеновых блоков;

• перестановка и удаление монолитных заделок;

• маркировка стеновых блоков и создание спецификации с записью о полном расходе монолитного бетона заделок на всей схеме расположения.

При внесении уточнений требуется лишь задать новую маркировку, после чего автоматически создается измененная спецификация, предыдущая маркировка корректируется, а старая спецификация удаляется. В процессе проектирования программа может переносить изображения фундаментных плит с плана на проекцию стены на развертке с одновременным формированием отметок их низа. Результаты работы с данным набором команд показаны в нижней части рис. 7.

Что в итоге?

Пользователям, имеющим опыт работы с системой Project Studio^CS , предоставлен полный набор ее средств и возможностей:

• расчет, конструирование, вычерчивание и автоматическое создание спецификаций для фундаментов большинства основных типов;

• модернизированные возможности редактирования рассчитанных фундаментов;

• уникальная концепция автоматизированного проектирования — разумная минимизация исходных данных, неразрывность процесса и интерактивность работы с программой.

О перспективах

Несмотря на впечатляющие возможности системы Project Studio^CS Фундаменты 3.5, ее разработчики не намерены останавливаться на достигнутом. В их ближайших планах:

• разработка модуля расчета одиночной сваи на горизонтальную нагрузку;

• разработка модуля определения несущей способности одиночной сваи на вертикальную нагрузку (хотя и сегодня существует возможность такого ­определения при помощи модуля расчета столбчатого фундамента на свайном основании);

• разработка модуля расчета, проектирования и вычерчивания линейных свайных ростверков с возможностью проектирования к ним арматурных изделий;

• создание собственных объектов среды Project Studio^CS применительно к элементам арматурных изделий (сеток, каркасов и отдельных стержней).

«САПР и графика» 6'2004