ПАРИС — российское решение для моделирования, анализа и проектирования искусственных сооружений

Кирилл Жунев,
к.т.н., доцент кафедры мостов Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС), старший научный сотрудник СибНИИ мостов

Илья Засухин,
к.т.н., доцент кафедры строительной механики Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС), старший научный сотрудник СибНИИ мостов, генеральный директор ООО «ПАРИС СОФТ»

Отечественное программное обеспечение ПАРИС — это современное программное решение с широким набором инструментов для проектирования искусственных сооружений в соответствии с отечественными нормативными документами, основанное на методе конечных элементов.

Введение

В процессе проектирования мосты, тоннели и другие искусственные сооружения требуют большого количества расчетов для обеспечения их надежности и работоспособности. Как правило, для выполнения сложных расчетов проектировщики используют специализированное программное обеспечение (ПО), позволяющее моделировать работу конструкций под воздействием внешних нагрузок и выполнять проверки в соответствии с федеральными и отраслевыми нормативными документами. Однако даже при решении повседневных задач специалистам часто приходится комбинировать несколько расчетных комплексов, которые дополняют функционал друг друга, или использовать собственные разработки.

В области проектирования мостов и прочих искусственных сооружений широкое распространение получило зарубежное ПО [1], несмотря на имеющиеся у него недостатки: высокую стоимость, неполное соответствие российским строительным нормам, слабую службу поддержки и т.п. Команда инженеров из Сибирского научно­исследовательского института мостов, выполняющая расчеты и научное сопровождение мостовых сооружений [2­4], с 2020 года занимается разработкой российской программы, которая была бы лишена известных недостатков зарубежного софта и функционально не уступала бы ему. Уход зарубежных IT­компаний с российского рынка придал дополнительный стимул для разработки этого продукта. Результатом многолетней работы стал ПАРИС (Программа автоматизированного расчета искусственных сооружений) — рис. 1.

Рис. 1. Интерфейс программы ПАРИС

Общая характеристика ПАРИС

ПАРИС представляет собой современное ПО для моделирования и расчета конечно­элементных (КЭ) моделей строительных конструкций и автоматизации инженерных расчетов. Программа имеет двухуровневую клиент­серверную архитектуру. Клиентская часть написана на языке C# и отвечает за формирование КЭ­модели конструкции и непосредственное взаимодействие пользователя с приложением. Серверная часть написана на Cython и отвечает за хранение исходных данных модели и ее расчет. Кроме того, на удаленном сервере развернута система регистрации и аутентификации пользователей, контроля лицензий, реализована служба технической поддержки.

Рис. 2. Преимущества ПАРИС

ПАРИС работает на персональных компьютерах под управлением операционной системы Windows и имеет целый ряд особенностей, которые выгодно выделяют его среди прочих аналогов (рис. 2). Рассмотрим эти особенности более подробно:

•  универсальность. Универсальные инструменты КЭ­моделирования позволяют применять программу для расчета любых строительных конструкций. Интуитивно понятный интерфейс, мастер создания типовых конструкций, конфигуратор составных сечений (рис. 3), импорт геометрии из CAE­ и CAM­программ упрощают создание моделей и максимально автоматизируют рутинные процессы для повышения эффективности специалистов;
•  точность. Программа сертифицирована и создана квалифицированными инженерами в соответствии с актуальными строительными нормами РФ. На данный момент в программе реализованы проверки массивных и свайных фундаментов, железобетонных (рис. 4) и стальных сечений по СП 35.13330.2011, СП 22.13330.2016, СП 24.13330.2021, ГОСТ 33390­2015;
•  модульность. Модульный принцип ПО позволяет настраивать необходимый функционал приложения, а следовательно, варьировать его стоимость для каждого пользователя. На данный момент доступны следующие модули: «Мастер конструкций» для автоматизации формирования моделей; «Подвижные нагрузки» для расчета конструкций на подвижные нагрузки (рис. 5); «Проверки» для расчета элементов модели по нормам проектирования; «Спецнагрузки» для автоматического приложения нагрузок от ветра, льда, навала судов, давления грунта; «Частоты» для модального анализа конструкции;
•  эффективность. Для расчета КЭ­моделей используются облачные вычисления [5], что обеспечивает высокую производительность приложения у всех пользователей, независимо от мощности их персональных компьютеров. Кроме того, по результатам расчетов в программе реализовано автоматическое формирование редактируемых отчетов для удобного документирования и анализа;
•  импортонезависимость. ПАРИС — российское ПО, которое учитывает национальные стандарты и обеспечивает бесперебойную работу инженеров в условиях ограничений от иностранных поставщиков софта. ПО зарегистрировано как программа для ЭВМ в Роспатенте [6] и имеет сертификат соответствия отечественным нормам.

Рис. 3. Конфигуратор составных сечений

Рис. 4. Расстановка арматуры в железобетонном сечении для выполнения проверок

Рис. 5. Создание транспортного средства в виде подвижной нагрузки

Все результаты расчета моделей (опорные реакции, деформации, усилия и напряжения в элементах, а также поверхности влияния силовых факторов) обрабатываются в постпроцессоре программы и доступны для отображения (рис. 6 и 7). Такое представление результатов помогает быстро оценить поведение конструкции в разных условиях и выбрать наиболее нагруженный элемент.

Рис. 6. Деформированный вид модели после загружения

Рис. 7. Положение нагрузки АК, вызывающее минимальное перемещение по оси Z узла 147

Развитие ПАРИС

В рамках развития программы ПАРИС непрерывно расширяется ее функциональность и улучшается производительность. Постоянное тестирование ПАРИС в проектных и строительных организациях способствует развитию программы и позволяет своевременно реагировать на запросы инженеров. Кроме того, ПАРИС уже сейчас эффективно применяют в процессе подготовки инженерных кадров в СГУПС, ПГУПС и СПбГАСУ. Планируется продолжение этой работы, поскольку внедрение современного отечественного ПО в образовательный процесс является приоритетной задачей [7].

Рассмотренная программа по моделированию, анализу и проектированию искусственных сооружений представляет собой востребованный инструмент, который позволяет эффективно использовать КЭ­модели строительных конструкций и увеличить производительность труда инженеров­проектировщиков.

Список литературы:

1. Райкова Л.С. Выбор автоматизированной системы для проектирования мостовых сооружений / Л.С. Райкова, М.Б. Акимов // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015. № 2(5). С. 78­85.
2. Features of bridge superstructures modeling during the stress­strain state monitoring / I. Zasukhin, A. Ivanov, P. Kuzmenkov [et al.] // E3S Web of Conferences, St. Petersburg, 19­21 сентября 2023 года. Vol. 460. St. Petersburg: EDP Sciences, 2023. P. 10030.
3. Иванов А.Н. К вопросу об определении крутильной жесткости элементов несущих конструкций мостовых сооружений / А.Н. Иванов, Д.М. Завьялов // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2024. № 2(69). С. 89­97.
4. Bokarev S.A. Stress­strain behavior of welded joints in railway girders / S.A. Bokarev, K.O. Zhunev, A.M. Usol’tsev // Magazine of Civil Engineering. 2018. № 8(84). P. 119­129.
5. Balashova S.A. Cloud Computing: Global Trends and Challenges for Russia in the Time of Sanctions / S.A. Balashova, T.I. Musin // R­Economy. 2022. Vol. 8, № 3. P. 268­280.
6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021619117 Российская Федерация. Парис: № 2021618362: заявл. 28.05.2021: опубл. 04.06.2021 / И.В. Засухин, К.О. Жунев.
7. Башарина С.О. Переход на отечественное программное обеспечение в образовании / С.О. Башарина, В.М. Дубов, Е.А. Кубряков // Информационные технологии в образовательном процессе вуза и школы: Материалы ХIV Всероссийской научно­практической конференции. Воронежский государственный педагогический университет, 2020. С. 19-24.