Автоматизация проектирования железобетонных конструкций

Современный технический прогресс вызывает постоянное усложнение проектируемых объектов и рост их числа. Это, в свою очередь, приводит к усложнению проектных работ и увеличению их объемов. В таких условиях решение задач выбора оптимального конструктивного решения становится все более трудоемким. Основным способом повышения производительности труда проектировщиков и повышения качества проектирования является переход от традиционной, ручной технологии проектирования к машинной, использующей ЭВМ, средства машинной графики и т. п. Такая технология получила название САПР (системы автоматизированного проектирования). При применении САПР возможна как автоматизация всего процесса проектирования, так и включение ручных методов на определенных этапах.

Последовательность получения конструктивного решения при автоматизированном проектировании показана на схеме рис. 8.3, а. Наиболее разработанными этапами являются расчет и конструирование несущих систем зданий и сооружений.

В настоящее время существуют две основные технологии автоматизированного расчета и конструирования железобетонных несущих систем и их элементов: пакетная и диалоговая. Первая из них применяется в основном на ЕС ЭВМ, вторая — на СМ ЭВМ и более поздних моделях, а также на персональных ЭВМ.

● При пакетной технологии расчет и конструирование проводится в автоматическом режиме (рис. 8.3, б) без вмешательства проектировщика, который должен лишь ввести исходные данные для расчета. Примером такой технологии может служить пакет прикладных программ (ППП) «ЛИРА». Он позволяет проводить расчет и конструирование каркасов промышленных зданий, тонкостенных пространственных покрытий, инженерных сооружений. В ППП «ЛИРА» расчетная модель здания рассчитывается методом конечных элементов в перемещениях, выбираются опасные комбинации усилий в сечениях путем анализа напряжений в характерных точках поперечного сечения, а затем подбирается армирование. Для стержневых элементов (балок и колонн) размеры поперечного сечения задаются, а армирование циклически наращивается от минимального до отвечающего требованиям I и II групп предельных состояний для всех комбинаций усилий. Предусмотрена возможность унификации сечений.

Аналогично устроены другие ППП, разработанные в СССР для расчета и конструирования железобетон­ных конструкций, элементов и узлов («АВРОРА», «ФЕНИКС» и др.).

Рис. 8.3. Этапы автоматизированного проектирования (а) и пакетная

технология автоматизированного проектирования (б)

Ряд программ в пакетном режиме предназначен для расчета отдельных элементов. К их числу относится программа «БАЛКАН» («балка напрягаемая»), которая решает задачи проверки несущей способности и подбора сечения продольной и поперечной арматуры при заданных геометрических параметрах поперечного сечения путем перебора известных вариантов армирования.

● В отличие от пакетной диалоговая технология предполагает участие инженера в процессе расчета и конструирования. Этапы, изображенные на рис. 8.3, а, разукрупняются; из них выделяются более мелкие участки, каждый из которых контролируется конструктором в процессе проектирования. Примером диалоговой технологии расчета и конструирования изгибаемых железобетонных элементов может служить программа BID для расчета предварительно напряженных скатных балок покрытия. Программа вычисляет: усилие предварительного обжатия; прочность нормальных сечений в стадиях изготовления и эксплуатации; прочность наклонных сечений; образование и раскрытие нормальных трещин в стадиях изготовления и эксплуатации; закрытие нормальных трещин; образование наклонных трещин; перемещения конструкции. На каждом этапе расчета осуществляется диалог пользователя с машиной с помощью алфавитно-цифрового дисплея, в процессе которого инженер может изменить исходные данные или выбрать дальнейшее действие. Такой режим является более гибким, нежели пакетный, и получает в последнее время большее распространение.

Дальнейшее развитие автоматизированных методов расчета и конструирования и их применение в проектной практике связано с развитием персональных ЭВМ. В режиме персональных вычислений конструктор, не ограниченный дефицитом времени, характерным для больших ЭВМ, может сам формулировать для ЭВМ стоящую перед ним задачу и решать ее с использованием готовых наборов программ, а при необходимости добавлять в эти наборы собственные разработки. При таком подходе сначала автоматизируются наиболее употребительные проектные операции, а затем — остальные. Результатом автоматизации является перевод большинства рутинных процессов на ЭВМ и высвобождение времени на вариантное проектирование.

В системах автоматизированного проектирования на основе полученных конструктивных решений предусматривается автоматизированное выполнение рабочих чертежей конструкций с помощью средств графического представления и машинной графики (графические дисплеи, графопостроители).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ:

1. Какими путями осуществляется индустриализация сборных и монолитных железобетонных конструкций?

2. С какой целью производится унификация и типизация конструкций?

3. Каковы особенности проектирования сборных железобетонных

конструкций?

4. Что понимается под реконструкцией зданий?

5. Основные пути реконструкции зданий и сооружений.

6. Способы усиления железобетонных элементов.

7. Как осуществляется частичная или полная замена конструкций?

8. Как производится выбор наиболее эффективных конструктивных

решений?

9. Какие технологии автоматизированного проектирования вы знаете?