О хрустальных замках и железных правилах

Андрей Игумнов

HyperSteel — металлоконструкции без головной боли

Узкая специализация широкого профиля

3D-моделирование — всё как в жизни

Железные правила HyperSteel

Базы и настройки

За что боролись

HyperSteel — металлоконструкции без головной боли

«…После поправок заказчика от проекта металлокаркаса не оставалось живого места. Размеры поменялись буквально на какие-то сантиметры, но вся документация, уже, казалось бы, готовая, теперь шла на выброс…»

Подобная ситуация больше не потребует авральных работ всего коллектива, если использовать HyperSteel — специализированную систему для проектирования металлических конструкций. Всего-то и нужно: с помощью стандартных команд редактирования AutoCAD изменить пространственную модель, «освежить» чертежи, и весь комплект — на печать. Такая легкость работы достигается отнюдь не благодаря применению каких-то экстравагантных средств. На каждом этапе работы системы «всего лишь» последовательно учитываются все тонкости проектирования металлоконструкций.

Так изящество «хрустальных замков» современной архитектуры, состоящих, казалось бы, из одного стекла, базируется на несущей стальной основе.

Узкая специализация широкого профиля

Мало-мальски сведущий человек знает, что металлические конструкции — это не просто изделия из металла. Это понятие подразумевает конструкции, основу которых составляют стержневые профильные металлически элементы. Ввиду специфики материала возникают и специальные технологии. Это способы обработки, методы соединения элементов конструкции, организация изготовления, доставки и сборки. Отсюда — и особые приемы и правила проектирования металлических конструкций, сходные для разных областей их использования.

Задача-минимум специализированного программного приложения в этой (как и в любой другой) области — с учетом особенностей технологии автоматизировать часто выполняемые операции проектировщика. Задача более высокого уровня, для решения которой и предназначен HyperSteel, — организация разработки металлических конструкций. Таким образом, речь здесь идет не о наборе функций для черчения, а об автоматизации процессов проектирования, которые, в свою очередь, есть отображение (или, лучше сказать, план) специализированных технологических операций.

Разработчик HyperSteel — немецкая компания DSC CAD/CAM Technologien GmbH — занимается специализированным ПО для проектирования металлических конструкций более 20 лет. Знание технологий и методов проектирования основано на взаимодействии с сотнями пользователей в разных частях света, применяющих металлоконструкции в разных областях — от крупномасштабного строительства до разработки элементов подземных агрегатов.

Система HyperSteel, пройдя «курс локализации» в компании ИНФАРС, «заговорила» на русском языке, пополнив запас знаний о российских сортаментах и стандартах оформления документации. Даже непривычные для немецкого уха слова КМ и КМД, похоже, стали для HyperSteel родными.

В процессе адаптации системы для использования в России проявились гибкость ее программной архитектуры и широкие возможности настройки.

3D-моделирование — всё как в жизни

Концепция HyperSteel уже привычна для современного пользователя САПР. Смысловой центр — это пространственная модель металлической конструкции. Концентрируя информацию обо всех особенностях изготовления и проектирования конструкции, модель служит основой для автоматизированного получения конструкторской документации, состав которой задается пользователем.

Геометрическую основу модели составляют следующие специальные параметрические объекты:

• профили, образованные вытягиванием определенного сечения вдоль прямолинейной или дугообразной образующей;
• пластины произвольной формы;
• крепежные элементы: сварные швы и болтовые соединения;
• вспомогательные элементы, которые требуются при построении пространственной модели и для получения чертежей, такие как сетки осей или отметки высоты;
• атрибуты редактирования — функции, позволяющие «обрабатывать» базовые элементы — создавать отверстия, вырезы различной формы.

По сравнению с геометрией, «честно» построенной с помощью базовых средств AutoCAD, модель HyperSteel компактнее, ведь сохранять приходится лишь определенный набор параметров объектов, а не описание каждого геометрического примитива. Но главное достоинство объектов HyperSteel в том, что они концептуально соответствуют металлической конструкции: подчинены стандартам и содержат специальную технологическую информацию.

Стержневую схему, лежащую в основе модели HyperSteel, можно без дополнительной обработки использовать в прочностных расчетах. Эта особенность используется при совместной работе HyperSteel с программной системой прочностного анализа строительных конструкций SCAD.

Для удобства работы с элементами модели существует несколько режимов их представления в графической среде AutoCAD. Скажем, в одних случаях нужно видеть все подробности металлического профиля, а в других удобнее ограничиться осевой линией. В каждом из режимов действует своя система привязок.

HyperSteel — приложение ObjectARX, полная совместимость которого с AutoCAD подтверждена сертификатом Autodesk. Это значит, что для работы с объектами HyperSteel можно использовать весь арсенал средств, имеющихся в базовой среде, в том числе «рукоятки» и стандартные команды редактирования. Разумеется, здесь применимы и все режимы визуализации AutoCAD.

Крепежные элементы, хотя и могут быть геометрически представлены в «осязаемой» форме, несамостоятельны. Их вполне понятная задача — определять связь элементов конструкционной основы. Весьма радует способность болтов автоматически изменять свою длину при изменении толщины или добавлении новых соединяемых деталей.

Поскольку HyperSteel работает без проблем в специализированных Desktop-приложениях AutoCAD, к металлоконструкциям можно добавить «архитектурные» или «механические» элементы. Не являясь, в общем-то, родными для HyperSteel, эти элементы, тем не менее, будут отображены на чертежах.

Пространственная модель, однако, не является самоцелью для HyperSteel. Скорее, это иллюстрация с «рукоятками управления» для работы над проектом, полная информация о котором не укладывается в наглядные трехмерные рамки.

Для подробного описания будущей конструкции все элементы пространственной модели снабжены набором данных, которые могут потребоваться на всем пути — от закупки «сырого» материала до окончательной сборки. А значит, будут отображены каким-то образом и в проектной документации.

Помимо очевидно необходимой информации о самом металле (профиль, марка стали, материал покрытия и т.д.) сюда относятся данные, характеризующие роль элемента в конструкции, и сведения, необходимые для правильного формирования документации.

Например, определив характер сварного шва (заводской или монтажный), мы повлияем на формирование отправочных марок, а добавив к его набору данных примечание (и выбрав соответствующий стиль черчения), можно сопроводить этот шов соответствующей надписью на чертеже. Измененные параметры объектов HyperSteel, редактируемых в диалоговом окне, тотчас же отображаются на модели (если имеют геометрическое представление).

Все данные о конкретной конструкции, естественно, сохраняются в файле *.DWG описания модели.

Железные правила HyperSteel

Сборка модели сложной конструкции из элементарных стержней и пластин заняла бы, пожалуй, слишком много времени. А что говорить о редактировании набора ничем не связанных объектов!

Более сложные, как сейчас модно говорить, «умные» объекты заданы в HyperSteel с помощью специальных «правил». Между элементарными деталями определяется взаимодействие, настраиваемое с помощью параметров и «интеллектуально» отзывающееся на графическое редактирование. Пользователь, конечно, может и не подозревать о существовании правил, применяя удобный результат их реализации.

Это могут быть достаточно простые, но очень полезные вспомогательные функции — например стыковка стержней, которая отслеживает их изменение.

Усложненным воплощением правил стали в HyperSteel так называемые структурные элементы: рамы, прогоны, раскосы, фермы и т.д. Структурные элементы представляют собой некую сборку из базовых элементов HyperSteel, совместно управляемых с помощью параметров в диалоговом окне или посредством рукояток в графическом режиме.

Но наиболее эффектное и полезное применение правил HyperSteel — параметрические узлы соединения металлической конструкции. Структурно они представляют собой набор взаимосвязанных простейших элементов (профилей, пластин, сварных швов и болтов), который, в принципе, можно построить в HyperSteel и «вручную». Система правил поведения увязывает элементарные компоненты узла между собой и предоставляет пользователю параметры для управления полученной конструкцией.

С точки зрения пользователя создание узла сводится к нажатию нужной кнопки, выбору соединяемых элементов (в HyperSteel существует более сотни узлов для разных типов примыкания стержней и пластин друг к другу) и настройке параметров в диалоговом окне. Теперь можно работать не с десятками объектов — косынок, фасонок, ребер, болтов, сварных швов и т.п., а с одним символическим объектом узла и его параметрами.

Параметрическая природа соединения делает элементарными операции создания, редактирования и копирования узлов. Набор параметров определенного узла можно запомнить в специальной таблице, с тем чтобы впоследствии воссоздать точно такой же узел в этом же или другом проекте.

«Умный» узел аккуратно перестраивается при изменениях конструкции. Можно менять размеры скрепленных элементов или перекраивать их пространственную схему — узел будет сохранен точно по правилам.

Несмотря на разнообразие выбора параметрических узлов, предлагаемых HyperSteel, все возможные соединения не запрограммируешь, особенно с учетом «самодеятельности» проектировщиков. Тем не менее можно выделить часто используемые элементы крепления: монтажные столики, различные накладки в виде уголка, пластины и т.д.

Компанией ИНФАРС разработан набор параметрических функций создания и редактирования таких фрагментов (при ручной работе здесь самое сложное — правильно поместить их на модели), из которых можно составить практически любой узел.

Базы и настройки

«Складом материалов» для построения конструкции в HyperSteel служит база данных, содержащая сортаменты проката, материалы, толщины пластин, типы болтов и т.д. в соответствии со стандартами многих стран мира, включая, естественно, ГОСТ.

Содержимое набора данных не ограничивается информацией о «сырье». Сюда входят многие другие настройки конкретного рабочего места HyperSteel (независимо от какого-либо конкретного проекта). Базы совместимы с Microsoft Access и имеют открытый формат.

Для редактирования набора данных можно использовать вышеуказанную популярную программу, но при этом нужно помнить назначение и взаимосвязь полей базы. Гораздо удобнее применять специализированный «Диспетчер настроек» (он появился в 6-й версии системы, ее русификация будет завершена к моменту выхода этой статьи), интерфейс которого с графическими подсказками не даст заблудиться в редактируемых данных.

К наиболее часто применяемым операциям относятся:

• ввод новых данных, к примеру добавление новых профилей или типов болтов;
• ограничение выбора, чтобы избавиться от необходимости поисков нужных данных среди бескрайнего моря чуждых стандартов;
• импорт набора данных из другой базы, что бывает необходимо, например, при взаимодействии с коллегами, у которых отличается набор параметров настройки.

Как уже было сказано, данные о материалах и настройках хранятся в базах данных, которые обслуживают все рабочее место HyperSteel, и отсутствуют в недрах какой-либо конкретной модели. Они нужны для воспроизведения проектов HyperSteel в графической среде AutoCAD.

За что боролись

Компьютерную модель, к сожалению, в цех не отнесешь и на стол согласования не положишь. Конечно, можно вспомнить о функциях HyperSteel для выдачи данных формирования управляющих программ для станков с ЧПУ. Но у нас такие станки для обработки деталей металлоконструкций пока что большая редкость. Так что главный результат для проектировщика — рабочая документация.

Хотя привычное черчение не исключено при использовании HyperSteel, дорисовка чертежей «вручную» обычно оказывается результатом неточного моделирования или неудачного выбора стиля. При правильном использовании средств HyperSteel автоматически полученный комплект чертежной документации может потребовать только минимальной доработки оформления.

В оригинальной версии программы HyperSteel, как и в западной практике проектирования металлоконструкций, отсутствует явное разделение чертежей по маркам КМ и КМД.

Фактически же в системе хватает настроек, чтобы получить любое оформление чертежа. Под контролем находятся все элементы документации: графическое представление объектов, формат и содержание марок и текстовых примечаний, способ нанесения размеров. Это не означает, конечно, что перед получением каждого чертежа нужно заполнять бесчисленные диалоговые окна настроек.

Во-первых, программа снабжена стандартным набором стилей, вызываемых нажатием кнопки. При вызове функций автоматического создания чертежей пользователь имеет возможность изменить некоторые параметры черчения, например подпись или масштаб (доступны практически все настройки, но применять их «мимоходом» нерационально).

Во-вторых, пользователю предоставлена возможность настроить собственные стили с помощью специального «Диспетчера стилей». Запуск генерации чертежей в соответствии с вновь созданными стилями производится в одно действие.

При запуске программного процесса генерации вида пользователь задает название файла, причем в одном файле (на одном листе), конечно же, может находиться несколько видов. Несмотря на логичное автоматическое размещение видов, проектировщик имеет возможность по-своему скомпоновать лист, и при этом связь видов на чертеже с пространственной моделью не нарушается. Необходимость такой связи очевидна.

Во-первых, всегда можно улучшить читаемость чертежа с помощью дополнительных размеров (а они выставляются в соответствии с реальными размерами конструкции, даже несмотря на разрывы) либо перенести марки, текстовые обозначения или размерные линии.

Во-вторых, и это самое главное, значительно облегчается корректировка документации при внесении конструктивных изменений.

Изменять нужно, конечно, пространственную модель, а не каждый чертеж, а HyperSteel отследит логические связи модели с видами на чертеже. В специальном диспетчере чертежей выделяются виды, не соответствующие измененной модели. Пользователь имеет возможность выборочно «освежить» чертежи, вызывая соответствующую команду из контекстного меню. Если же по каким-либо причинам некоторые из чертежей представляют самостоятельную ценность (независимо от модели), их можно вывести из состава проекта (существует и обратная операция).

При создании чертежей используется предварительная работа системы по идентификации деталей (требуется выявить одинаковые) и автоматическому выставлению номеров позиций и марок.

Помимо чертежей информация о деталях металлической конструкции, которая закладывалась еще на 3D-модели, используется в спецификациях. Дополнительный пакет локализации, поставляемый компанией ИНФАРС, обеспечивает формирование на листах чертежей спецификации, необходимые по ГОСТ для марок КМ и КМД.

Таким образом, в HyperSteel есть все для разработки металлоконструкций. Придется только освоиться с инструментами системы (при обучении в Международном учебном центре ИНФАРС это можно сделать в течение недели; плюс еще неделя для тех, кто будет обучаться AutoCAD) и наладить все средства именно для своего рабочего места. Успешных настроек! 

«САПР и графика» 2'2002