Малые ГЭС: опыт интеграции ARCHICAD и инженерных САПР

Наталия Рыбасенко,
автор проектов зданий Зарагижской МГЭС, Верхнебалкарской МГЭС и Усть-Джегутинской МГЭС.
С 2005 по 2010 год — архитектор в проектных организациях, работа над проектами жилых, общественных и производственных зданий, с 2010 года по настоящее время — главный специалист в АО «Институт Гидропроект». Исполняла обязанности главного архитектора на следующих объектах: Загорская ГАЭС-2
на р. Кунье, Зарагижская МГЭС на р. Черек, комплексная реконструкция Волжской ГЭС на р. Волге, технологический корпус и здание КРУЭ 500 и 220 кВ Рогунской ГЭС, Верхнебалкарская МГЭС на р. Черек Балкарский, Усть-Джегутинская МГЭС

АО «Институт Гидропроект» — ведущая российская (в прошлом — советская) организация, проектирующая гидроэнергетические и водохозяйственные сооружения. С 1930 года институт спроектировал свыше 250 гидроэлектростанций (ГЭС) на территории России (рис. 1), стран Балтии и СНГ (суммарной мощностью более 65 ГВт), 90 ГЭС — за рубежом (суммарной мощностью более 26 ГВт). Гидропроект входит в число ведущих мировых проектных организаций в сфере гидроэнергетики.

Рис. 1. Вариант проекта здания Сегозерской МГЭС, разработанный в ARCHICAD

В институте и его филиалах работает 788 человек, среди них — семь докторов наук, 46 кандидатов наук. У 27 специалистов есть государственные награды.

Отдел архитектуры и строительных конструкций института (ОАСК) занимается проектированием верхних строений зданий ГЭС. При этом верхнее строение ГЭС — это, по сути, промышленное здание, особенностью которого является то, что основанием (фундаментом) служит гидротехническая часть. Кроме того, в отделе проектируются служебные корпуса, вспомогательные сооружения, то есть практически все негидротехнические сооружения.

Особенности проектирования ГЭС

Здание ГЭС состоит из машинного зала и блока служебно­производственных помещений (рис. 2) или служебно­производственного корпуса. Кроме того, здание ГЭС разделяется на подземную и наземную части (верхнее строение). В блоке служебно­производственных помещений располагаются технические, бытовые и административные помещения.

Рис. 2. Схема здания ГЭС на примере разреза по зданию Верхнебалкарской МГЭС

Подземную часть компонуют инженеры­гидротехники с привлечением архитектора. Верхнее строение проектируют архитекторы совместно с конструкторами. Все здание проектируется по техническим заданиям инженеров­технологов: гидромехаников, электриков, инженеров по крановому оборудованию и др.

Проектируя блок служебно­производственных помещений, архитектор решает несколько сложных задач, а именно:

• как увязать технические помещения между собой в соответствии с требованиями инженеров;
• как разместить среди технических административные и бытовые помещения, не нарушив нормы и правила;
• как вписать все эти помещения в заданный гидротехническими требованиями периметр (основанием для блока служебно­производственных помещений служит гидротехнический бетон).

На этапе компоновки здания рассматривается несколько вариантов расположения помещений.

Выбор в пользу ARCHICAD

Архитекторы института работают в ARCHICAD с 2011 года. Знакомство с программой сотрудники отдела, ранее не использовавшие это ПО, начали с эксперимента: попробовали разработать в программе рабочую и проектную документацию для Загорской ГАЭС­2. Результат показал, что применение АRCHICAD значительно ускоряет подготовку документации. Трудность была только в конвертации чертежей из ARCHICAD в формат DWG, но постепенно специалисты решили эту проблему с помощью гибкой настройки транслятора DWG.

На сегодняшний день для нас очевидны преимущества работы в ARCHICAD. Как уже было сказано, мы рассматриваем много вариантов компоновки помещений, прежде чем сделать выбор. Программа позволяет оперативно создавать модель здания, разрабатывать одновременно планировочные и фасадные решения, а также оперативно вносить в проект корректировки.

Архитектурные чертежи для рабочей документации включают различные планы этажа: кладочный план, планы отверстий, полов, потолка, конструкций усиления клади и др. Используя карту видов ARCHICAD, архитектор создает все планы из одной модели, а не чертит их отдельно (рис. 3). И снова мы получаем сокращение времени на работу и внесение изменений в рабочую документацию.

Рис. 3. Структурированная карта видов и отображение плана проекта здания
Усть-Джегутинской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 4. Сопоставление гидротехнических и архитектурных чертежей
на примере Верхнебалкарской МГЭС

Карточка проекта «Зарагижская МГЭС на р. Черек»

Объект: Зарагижская малая гидроэлектростанция на р. Черек.

Период работы: 2013­2015 годы.

Статус: проект реализован.

Главный инженер проекта: М.Ф. Уханов.

Заместитель главного инженера проекта: О.Л. Неговский.

Автор проекта (архитектурные решения): Н.Е. Рыбасенко.

Архитекторы: П.С. Лобачев, И.Н. Смирнова, Д.М. Засядко.

Используемое ПО: ARCHICAD, AutoCAD, SCAD.

Взаимодействие рабочих групп

Конструкторы института работают в AutoCAD. Расчеты строительных конструкций малых ГЭС инженеры выполняют в вычислительном комплексе SCAD. На основе этих расчетов они разрабатывают трехмерную модель несущих конструкций зданий, проводят прочностной анализ методом конечных элементов и устанавливают сечения всех несущих конструкций зданий.

Взаимодействие архитекторов и инженеров при проектировании зданий ГЭС строится следующим образом. Архитекторы получают от инженеров смежных отделов технологические схемы и на их основе разрабатывают планировочные решения здания (рис. 4). Исходя из требуемой компоновки здания проектируются строительные конструкции. Архитектурно­строительный отдел выдает технологическим отделам в качестве технического задания чертежи строительных конструкций, которые они дальше используют как подоснову для размещения инженерных систем.

Для передачи планов в смежные отделы архитекторы сохраняют в ARCHICAD два варианта чертежей в формате DWG: первый — чертежи со штампами, полностью оформленные в книге макетов, которые в AutoCAD открываются в листах с чертежами в виде блоков; второй — чертежи, сохраненные из видового экрана, открывающиеся в AutoCAD в пространстве модели. В первом варианте чертежи разбиты и, по мнению большинства инженеров, непригодны для работы. Тем не менее некоторым специалистам они подходят, так как полностью оформлены. Во втором варианте чертежи сохраняют свои свойства, с ними проще работать, и поэтому большинство смежников используют именно их в качестве подосновы.

Малые ГЭС: Зарагижская, Верхнебалкарская и Усть­Джегутинская

На сегодняшний день одно из ведущих направлений для АО «Институт Гидропроект» — проектирование малых гидроэлектростанций (МГЭС).

Архитекторы зданий МГЭС в своих решениях учитывают следующие важные обстоятельства:

• технические, административные и бытовые помещения компонуются на небольшом участке застройки;
• планировочное решение отвечает технологическим требованиям, действующим нормам и правилам, в том числе по пожарной безопасности;
• используются конструкции и материалы, которые, среди прочего, позволяют возвести здание в сжатые сроки и с минимальными затратами.

Построенные здания не всегда соответствуют рабочей документации проекта. Рассмотрим такой случай на примере объекта «Зарагижская МГЭС на р. Черек» (рис. 5­9).

Рис. 5. Зарагижская МГЭС на р.Черек. Проект в ARCHICAD (вверху) и реализация (внизу)

Рис. 6. Отображение плана на отм. 492,500 проекта Зарагижской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 7. Отображение разреза проекта Зарагижской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 8. Визуализация интерьера машинного зала Зарагижской МГЭС на р. Черек

Рис. 9. Фотография машинного зала Зарагижской МГЭС на р. Черек

Изначально предполагалось строительство здания из металлокаркаса с использованием навесных сборных железобетонных панелей, которые облицовываются плиткой и утепляются по системе навесного вентилируемого фасада (подобным образом было построено аналогичное здание МГЭС Кашхатау, введенное в эксплуатацию в 2010 году).

По желанию заказчика железобетонные панели заменили на сэндвич­панели, что упростило внешний вид здания. Из­за сжатых сроков строительства и ограниченного финансирования часть решений строители не смогли воплотить в жизнь. Изменения в проект вносились по ходу строительства, и это, безусловно, отразилось на архитектурном облике здания (см. рис. 5 вверху и внизу).

Карточка проектов «Верхнебалкарская МГЭС на р. Черек Балкарский» и «Усть-Джегутинская МГЭС»

Объекты: Верхнебалкарская МГЭС на р. Черек Балкарский (Кабардино­Балкарская Республика) и Усть­Джегутинская МГЭС (Карачаево­Черкесская Республика).

Период работы: в настоящее время.

Статус: в процессе разработки.

Главный инженер Верхнебалкарской МГЭС: М.Ф. Уханов.

Заместитель главного инженера проекта Верхнебалкарской МГЭС: А.С. Терликов.

Главный инженер Усть­Джегутинской МГЭС: Д.В. Баранов.

Автор проектов (архитектурные решения): Н.Е. Рыбасенко.

Архитекторы: В.В. Башкатов, П.С. Лобачев, А.С. Усольцев, Е.С. Азарова.

Используемое ПО: ARCHICAD, AutoCAD, SCAD.

Сейчас мы работаем над архитектурными решениями двух малых гидроэлектростанций — Верхнебалкарской МГЭС (Кабардино­Балкарская Республика) (рис. 10) и Усть­Джегутинской МГЭС (Карачаево­Черкесская Республика) (рис. 11). Оба проекта разрабатываем в ARCHICAD.

Рис. 10. Визуализация здания Вехнебалкарской МГЭС

Рис. 11. Визуализация здания Усть-Джегутинской МГЭС

Мы учли опыт проектирования и реализации Зарагижской МГЭС и в текущих проектах предусматриваем экономичные и простые решения. Изначально экономично спроектированное здание в конечном результате смотрится гармоничнее, чем здание, более сложный проект которого был упрощен в ходе строительства.