Автоматизация деятельности организаций, обеспечивающих проектирование, строительство и эксплуатацию терминалов, портов, морских и речных гидротехнических сооружений

Александр Большев
Д.т.н., профессор СПБГТУ

Ирина Чиковская
Заместитель директора InterCAD по развитию технологий автоматизации проектирования

Дарья Филиппова
Специалист отдела внедрения компании InterCAD

Гидротехнические сооружения предназначены для использования водных ресурсов (рек, озер, морей, грунтовых вод) или для борьбы с разрушительным действием водной стихии. В зависимости от местоположения они подразделяются на морские и речные.

Гидротехнические сооружения — сложнейшие объекты вод­ной инфраструктуры, при строительстве которых учитываются географические, экономические, инфраструктурные, экологические и технологические аспекты. Мировые технологии и управленческие стандарты позволяют не только учитывать все эти факторы, но и управлять большими объемами информации о гидротехнических объектах как непосредственно в процессе проектирования, так и на всех последующих стадиях жизненного цикла (далее ЖЦ). Это не только упрощает работы как таковые, но и экономит время и деньги заказчика.

Наглядными примерами современных мировых технологий могут служить системы автоматизированного проектирования (САПР), расчетные программы, комплексы календарно­ресурсного планирования и прочее ПО.

Компания InterCAD обладает опытом внедрения программных комплексов, которые можно успешно использовать для обес­печения информационной поддержки ЖЦ речных и морских гидротехнических сооружений, судостроительных верфей и судоремонтных заводов.

При внедрении продвигаемых нами технологий происходит качественный скачок в проектировании, позволяющий компании­проектировщику повысить конкурентоспособность, добиться привлечения инвестиций и выхода на новые рынки.

Примером работы с орга­низа­циями­проек­тиров­щика­ми морских сооружений является сотрудничество компании InterCAD с ОАО «Ленморниипроект». Эта организация — одна из крупнейших в России по проектированию морских портов, терминалов и транспортных систем. Основной объем работ компании — проектирование новых или модернизация существующих морских портов и отдельных терминалов в роли генерального проектировщика. Гордостью организации являются работы по проектированию комплекса защитных сооружений Санкт­Петербурга от наводнений, нефтеналивного терминала в порту Ванино. Ленморниипроект участвовал в проектах Сахалин­1 и Сахалин­2 и многих других, известных не только в сообществе профессионалов­гидротехников.

Сотрудничество специалистов «Ленморниипроекта» и специалистов компании InterCAD позволило разработать и оптимизировать технологии совместной работы представителей различных проектных специальностей. В дальнейшем наш заказчик сможет самостоятельно выполнять сложные 3D­построения.

Остановимся на опыте внедрения AutoCAD Civil 3D и Autodesk Revit Structure.

Информационное моделирование объекта строительства (BIM) принесло на рынок проектирования инструменты, позволяющие интегрировать физические и функциональные особенности (характеристики) элементов проектируемого объекта. Набор этих инструментов должен помочь всем участникам жизненного цикла объекта (начиная с инвесторов и заканчивая эксплуатирующими организациями) эффективно сотрудничать, а главное, актуализировать используемую информацию.

Инструментом работы при инженерно­геологических и инженерно­геодезических изысканиях была выбрана программа AutoCAD Civil 3D, которая дает возможность создания трехмерной топоосновы, получения 3D­модели существующего рельефа и графического отображения положения объектов, служащих для последующей разработки проектной документации. Результатом проектной работы становится 3D­генплан — синтез двумерного генплана и трехмерных моделей всех объектов, вписанных в географический ландшафт (рис. 1).

Рис. 1. Двумерная и трехмерная модели генплана

Работа в AutoCAD Civil 3D исключает возможность ошибки «по неосторожности». Программа автоматически строит виды, разрезы из 3D­модели. Несомненный «плюс» — возможность быстро увидеть прототип модели, понять положение объекта на местности. Возможности расчета перемещения земляных масс и объема земляных работ позволяют инженерам и подрядчикам подробно планировать строительные работы. При внесении изменений в проект AutoCAD Civil 3D система может быстро сформировать диаграммы перемещения земляных масс, которые позволяют получить представление о расстояниях, объемах и направлениях перемещения грунта, расположении карьеров и местах выгрузки.

При проектировании конструкций оградительного мола в «Ленморниипроекте» использовалась программа Autodesk Revit Structure. Результатом работы конструкторов стало получение требуемых чертежей спецификаций для стадии «Проект». Была создана 3D­модель всех конструктивных слоев сооружения насыпного типа и смоделирована выемка и обратная засыпка под сооружение типа «колокольчик» с учетом данных, полученных на стадии расчета. Были разработаны железобетонные конструкции мола (рис. 2).

Рис. 2. Конструкция оградительного мола, выполненная в Revit Structure

Двусторонняя связь AutoCAD Civil 3D и Revit Structure позволила объединить работы генпланистов и конструкторов, а также увидеть итоги работы (рис. 3). Трехмерные модели железобетонных конструкций, спроектированные с использованием AutoCAD Civil 3D, позволили выявить проблемные места.

Рис. 3. Результат совместной работы Revit Structure и AutoCAD Civil 3D

На основе полученного опыта нами были сделаны следующие выводы:

• проектирование инфраструктуры терминалов морских портов не является задачей, 100% реализуемой в технологии трехмерного проектирования;
• решение такой сложной и комплексной задачи потребует дополнительных усилий по разработке недостающих инструментов программного обес­печения, интеграции различных программных продуктов и ряда иных решений;
• подготовка специалистов к переходу на трехмерное проектирование не вызывает особых трудностей;
• требует пересмотра ряд процедур по получению, согласованию и утверждению проектной документации.

Продолжая разговор о проектировании гидротехнических сооружений, невозможно не сказать о таком важном аспекте, как инженерные расчеты. Для их проведения существует множество инструментов. Выбор того или иного из них прежде всего обусловлен поставленными задачами. Так, для расчета созданной 3D­модели будущего сооружения в Revit Structure можно указать опоры, определить нагружения и нагрузки, выполнить контроль правильности расчетной схемы, а затем передать расчетную схему в Autodesk Robot Structural Analysis (RSA) для статического расчета конструкции. В RSA по результатам статического расчета можно выполнить проектирование стальных и железобетонных элементов.

Autodesk Robot Structural Analysis предоставляет в распоряжение проектировщиков полный набор инструментов для расчета конструкций любого размера и сложности. Этот продукт, предназ­наченный для расчета строительных конструкций, обеспечивает более рациональный рабочий процесс и взаимодействие с Autodesk Revit Structure.

Двусторонняя связь с Autodesk Revit Structure повышает точность расчетов и анализа конструкций и обеспечивает своевременное обновление результатов. Рабочая документация всегда остается скоординированной благодаря опоре на технологию информационного моделирования (BIM).

Robot Structural Analysis Professional является гибким решением для инженерных расчетов и анализа. Результаты расчетов можно визуализировать и просмат­ривать в различных форматах.

Для расчета поведения со­оружений в морской среде центром «Морской инжиниринг» (СПбГТУ) в сотрудничестве с Российским морским регистром судоходства был разработан программный комплекс Anchored Structures, позволяющий производить анализ статики и динамики морских объектов, расчет внешних нагрузок на плавучие и стационарные морские сооружения.

Главной особенностью данного комплекса является возможность производить различного вида расчеты с использованием геометрической 3D­модели объекта:

• определение нагрузок от ветра, течения, волнения и льда;
• моделирование динамики со­оружений;
• расчет гидродинамических характеристик морских объектов;
• выполнение начального (оптимального) позиционирования сооружения в заданной точке акватории;
• изучение динамических колебаний сооружений в шести степенях свободы под действием регулярных или нерегулярных внешних воздействий.

На основе полученных данных можно провести спектральный и вероятностный анализ результатов и получить наглядную трехмерную анимацию поведения сооружений в процессе моделирования.

Рис. 4. Двумерные и трехмерные результаты проектирования Manitoba Hydro

В группу объектов в области автоматизации поддержки ЖЦ, по которым компанией InterCAD ведется работа, входят дамбы и плотины. Для этой ниши компания InterCAD предлагает использовать опыт канадской фирмы Dowco Technology Service LTD (рис. 4). Компания успешно провела пилотный проект проектирования водосброса Manitoba Hydro, чтобы в полной мере изучить использование BIM для крупных гидроэнергетических проектов. Для проектирования был выбран программный комплекс Tekla Structures, как оптимальный инструмент для выполнения монолитного моделирования и разработки строительных чертежей. Координация этого проекта полностью осуществлялась через Tekla IFC, DWG и Tekla BIMsight. При строительстве проекта Manitoba Hydro были произведены крупные земляные и бетонные работы, в том числе 30 тыс. кубических мет­ров бетона и 145 тонн арматурной стали. По оценкам специалистов, общая стоимость этого проекта составляет 300 млн долл.

Являясь бизнес­партнером компании Tekla, обладая необходимым опытом, знаниями и сертифицированным персоналом, компания InterCAD готова к участию в подобных проектах, и отнюдь не только как поставщик программного обеспечения. Кроме этого аспекта, речь идет о создании и внедрении технологии проведения проектных работ, информационного моделирования дамб и плотин и использования его результатов на всех стадиях ЖЦ таких объектов.

Таким образом, для самых разнообразных вариантов морских и речных гидротехнических сооружений компания InterCAD имеет возможность предложить для внедрения ряд программных комплексов и технологий, позволяющих существенно повысить эффективность и качество информационной поддержки ЖЦ на всех его стадиях. 

САПР и графика 4`2014