3 - 2012

Расчеты и проектирование строительных конструкций при помощи Autodesk Robot Structural Analysis Professional

Сергей Сыч
Продакт-менеджер отдела ПО, Consistent Software Distribution

Autodesk Robot Structural Analysis — это комплекс конечно­элементного расчета и проектирования, созданный специально для инженеров­конструкторов в области строительного проектирования. Продукт представляет собой решение «всё в одном», предлагая специалистам, выполняющим прочностные расчеты, инструменты для решения различных задач (рис. 1).

Рис. 1. История развития Autodesk Robot Structural Analysis:

Рис. 1. История развития Autodesk Robot Structural Analysis: а — олимпийский стадион «Спирос Луис», Афины (Греция); б — стадион «Уэмбли», Лондон (Англия); в — стадион «Стад де Франс», Париж  (Франция)

С уверенностью можно сказать, что современная версия Autodesk Robot Structural Analysis является результатом многолетнего развития и опыта использования этого продукта. Первой коммерческой версией решения компании Robobat стал вышедший в 1985 году Robot Structures. Спустя шесть лет следующая версия Robot Structures под названием Robot V6 поставлялась уже в 40 стран мира. Далее были версии Robot 97 и Robot Millennium. С каждой новой версией программа делала шаг вперед как в функциональности, так и в удобстве использования. Всё это в 2008 году привело к тому, что права на программу приобрел всемирно известный лидер в области САПР — компания Autodesk. Тогда она получила название Autodesk Robot Structural Analysis и стала важным звеном комплексного BIM­решения Autodesk.

За годы применения в различных строительных проектах, среди которых такие грандиозные, как олимпийский стадион «Спирос Луис» в Афинах, стадионы «Уэмбли» в Лондоне и «Стад де Франс» в Париже, виадук «Милло» во Франции, и многие другие, программный продукт продемонстрировал свои выдающиеся возможности, что является для него самой лучшей рекомендацией.

Возможности Autodesk Robot Structural Analysis

Говоря о таком сложном комплексе, как Autodesk Robot Structural Analysis, в одной статье перечислить все его функции вряд ли получится, но об основных мы постараемся рассказать.

Большинство программ для расчетов привязано к определенным регионам и локализовано под них, но Autodesk Robot Structural Analysis не ограничен в своих возможностях: он позволяет работать на большом количестве языков, используя различные нормы проектирования. Autodesk Robot Structural Analysis — это уникальное приложение, в котором можно независимо задавать региональные настройки (нормы, базы данных), рабочий язык и язык распечатки.

Прежде всего следует отметить удобный и дружественный современный интерфейс, который может быть настроен пользователем в соответствии с его требованиями, начиная от языка, цвета рабочего экрана и меню до необходимых единиц измерения и стилей печати.

Создание модели конструкции является одним из самых трудоемких этапов при подготовке к процессу расчета. Назначение разбивочных осей позволяет необходимым образом разметить рабочее пространство модели для удобства при дальнейшем размещении конструктивных элементов.

Доступны следующие типы конструкций:

  • стержневые (фермы, рамы, ростверки с учетом упругого основания);
  • поверхностные (пластины, оболочки, плоское напряженное состояние, плоская деформация, осевая симметрия);
  • конструкции из объемных элементов;
  • смешанные конструкции (стержни + плиты /оболочки + объемные элементы).

Базы данных металлопроката позволяют использовать необходимые типы сечений разных стран, в том числе СНГ и России, а конструктор сечений помогает в нестандартных ситуациях.

Программа предлагает очень широкие возможности по выбору материалов для элементов конструкций — как стандартных, взятых из готовых библиотек, так и заданных по определенным параметрам самим пользователем. Кроме того, можно использовать библиотеки типовых конструкций для быстрого параметрического моделирования таких объектов, как фермы различной геометрии, рамные конструкции, плиты и оболочки.

Панель редактирования дает возможность пользоваться привычными для любого графического редактора опциями перемещения, вращения, копирования, разделения и т.д.

Разнообразные варианты определения и приложения нагрузок позволяют задавать всевозможные воздействия (статические, динамические, сейсмические, гармонические, температурные, подвижные) на расчетную конструкцию. Библиотека основных нагрузок от стандартных строительных материалов обеспечивает ускорение процесса определения и назначения веса на покрытия и перекрытия. В процессе расчета используются как автоматические, согласно выбранным нормам, так и ручные сочетания нагрузок.

Широк и набор граничных условий, позволяющий в полной мере воспроизвести модель опирания конструкции.

Одним из важнейших преимуществ программы является автоматизированное, использующее самые передовые алгоритмы разбиение сетки КЭ. Сетка выполняется быстро и качественно. Ручное создание параметров сетки КЭ может быть выполнено независимо для каждой пластины с применением методов Кунса и Делано в тех случаях, когда в этом есть необходимость. Для поверхностных элементов выполняется разбиение сетки на трех­ и четырехугольные КЭ, для объемных элементов — на четырех­ и восьмиугольные КЭ. В характеристических точках для сгущения сетки КЭ применяются эмиттеры (рис. 2).

Рис. 2

Рис. 2

Типы выполняемых расчетов весьма многообразны. Среди них — статический расчет (линейный и нелинейный), динамический расчет (расчет форм колебаний, гармонический, сейсмический, спектральный, временной), анализ предельного равновесия. Применение передовых расчетных алгоритмов обеспечивает ускорение и оптимизацию расчетов на современных многоядерных процессорах (рис. 3).

Рис. 3

Рис. 3

Результаты расчетов программа позволяет всесторонне исследовать с помощью графической информации (эпюр и карт), таблиц и анимации. Широкий спектр настроек фильтрации дает возможность анализировать только интересующую пользователя информацию, а многооконный режим отображения демонстрирует различные данные и проекции модели. Далее результаты расчетов можно использовать в модулях проектирования программы с применением национальных норм.

В модуле стального проектирования можно оптимизировать и подбирать реальные сечения элементов металлоконструкций на основе внутренних усилий, а также рассчитать узлы сопряжения элементов.

Модуль железобетонного проектирования позволяет определить теоретическую площадь армирования железобетонных элементов (балок, колонн, плит, фундаментов), а также выполнить в них раскладку фактической арматуры. Результаты армирования могут быть выведены на печать в качестве предварительного чертежа (рис. 4).

Рис. 4

Рис. 4

Существенным преимуществом продукта является и прямая двусторонняя связь с программой Autodesk Revit Structure. Передача аналитической модели из Autodesk Robot Structural Analysis в Autodesk Revit Structure выполняется с помощью специальной опции. Можно отметить, что связь реализована на данный момент в максимальном объеме. Из Autodesk Revit Structure в Autodesk Robot Structural Analysis передаются элементы конструкции, нагрузки и граничные условия, что позволяет практически сразу переходить к расчету. После завершения расчета конструкцию с внесенными изменениями в Autodesk Robot Structural Analysis можно обновить в Autodesk Revit Structure. Это двустороннее взаимодействие заметно улучшается с каждой новой версией обоих программных продуктов, представляя собой очень удобную связку между конструированием и расчетами (рис. 5).

Рис. 5

Рис. 5

Важно отметить также, что стандартные возможности продукта можно расширить с помощью Microsoft COM­среды, которая открывает архитектуру Autodesk Robot Structural Analysis и позволяет программировать любому инженеру. Расширить функциональность Autodesk Robot Structural Analysis можно, создавая пользовательские макросы в MS Word, MS Excel, AutoCAD и других платформах (например, моделирование, расчеты и проектирование параметрических конструкций).

Результирующая пояснительная записка формируется по заданным настройкам с возможностью добавления и редактирования интересующей информации, расположения необходимых графических материалов непосредственно в генераторе отчетов программы.

Используя связь с продуктом AutoCAD Structural Detailing на основе полученной финальной расчетной модели, можно получить рабочие чертежи по металлоконструкциям и железобетонным элементам.

Чтобы дополнить картину возможностей взаимосвязи с другими САПР, нужно упомянуть об обмене данными со следующими программами: STAAD Pro, SAP 2000, StruCad и Tekla. А применение универсального формата IFC позволяет получать модели практически из любых известных архитектурных систем проектирования.

Подводя итог этому краткому обзору основных возможностей Autodesk Robot Structural Analysis, отметим, что продукт представляет собой современный расчетный комплекс, имеющий все необходимые инструменты для работы над проектами любой сложности.

САПР и графика 3`2012