Автоматизированное проектирование многослойных панелей с теплоизоляцией под индивидуальный архитектурный проект

Автор: Gunther Wildermuth | 30 Марта 2010

Благодаря применению специализированных компьютерных систем современные производства изделий из сборного железобетона ориентированы не на какую-то более новую серию или новый альбом более совершенных изделий, а на реализацию индивидуальной архитектуры из индивидуальных сборных элементов. При этом не возможности завода диктуют форму здания, а, наоборот, завод производит комплект изделий индивидуальной формы под архитектурный проект клиента. Для этого не только завод должен уметь выпускать изделия любой конфигурации, но и проектирование нестандартных изделий должно безошибочно успевать за роботизированным производством. И тогда завод сможет выйти на новую для него нишу проектов индивидуальной архитектуры, в которую ранее попадали только фирмы, работающие с большей долей ручного труда на стройплощадке.

Однако и технологии сборных изделий не стоят на месте. Широкое распространение в последние годы получили панели со встроенным уже на заводе утеплителем - как полностью готовые, так и с доливкой монолитного бетона в середину на объекте; самонесущие, навесные и т.д. - спектр широк. Но одно объединяет их - это существенно более сложные изделия, чем ранее применявшиеся, и их проектирование требует существенно больших затрат времени, либо применения специализированных программных систем, таких как Allplan Precast от фирмы Nemetschek Engineering, недавно получившей новый специализированный модуль «Термостена».

С тех пор как стал очевиден потенциал и быстрый прогресс технологии утепления панелей на производстве, компания Немечек начала заниматься фундаментальной модернизацией модуля панелей Allplan Precast. Недавно пользователям был представлен специализированный модуль автоматизированного проектирования многослойных панелей с теплоизолирующей сердцевиной.

Сложность панелей с теплоизолирующей сердцевиной сразу бросается в глаза при знакомстве с рабочим чертежом или 3D-моделью мансарды. Здесь опытный конструктор должен принять правильные конструктивные решения. С другой стороны, программа должна обеспечить их легкое воплощение.

От замысла архитектора к модели конструкции

Проект, созданный архитектором, воплощает требования клиента. На его основе максимально простым способом должны создаваться чертежи или модель из сборного железобетона. Упростить передачу может использование современных форматов для импорта объемной модели здания, созданной архитектором и отвечающей всем требованиям, например, IFC (Industry Foundation Classes). Разумеется, если архитектурная модель создается в Allplan Архитектура, необходимость передачи модели вообще отпадает.

Термин IFC обозначает открытый стандарт передачи цифровой информации о модели здания. Очень часто также применяется аббревиатура BIM (Building Information Modeling – информационная модель здания). Этот тип представления включает логическую структуру здания (например, окно – проем – этаж – здание), связанную атрибутивную информацию и произвольную геометрию. Например, интерфейс IFC применяют для передачи сложной 3D геометрии из одной программы в другую.

Контроль модели и изделий –
в том числе и заказчиком и экспертом

PDF становится все более популярным форматом обмена информацией. Его популярность связана с тем, что на любом компьютере есть программа просмотра файлов PDF и каждый человек умеет ей пользоваться. Без каких-либо проблем Allplan обеспечивает импорт, определяет структуру и экспортирует файлы формата PDF. Кроме того, Allplan с помощью «родной» технологии компании Adobe сохраняет 3D-модель
в формате PDF таким образом, что любой пользователь, не имеющий отношения к проектированию в CAD-системе, способен ее увидеть. Легко выполняется измерение объектов, добавление замечаний, определение положения сечений и даже перемещение через модель. Значительно облегчается выпуск версий конструкции благодаря наглядности 3D-модели, передаваемой для согласования Заказчику, либо эксперту согласующей инстанции дополнительно к чертежам.

Новая технология разделения на элементы

В простых конструкциях процесс разделения на элементы является стандартной процедурой. Преимущественно прямоугольные планы этажей с одинаковыми высотами давно не являются проблемой для автоматизированного проектирования с помощью компьютерных программ благодаря заложенной связи между стандартами и каталогами. Однако, современные технические требования, например, наличие непрямоугольных углов, горизонтальных стыков, различных высот и толщин или проемов с четвертями, значительно усложняют конструкцию.

Именно поэтому повысилось значение автоматизации проектных процедур. Сечения, сохраненные в каталоге, прямо применяются не только к вертикальным, но и к горизонтальным стыкам. Различие высот или длин не является проблемой, поскольку стык автоматически расширяется на всю контактную область.
Сечения стыков являются обычными
3D-объектами,

Другое преимущество в том, что программа не только правильно считает объемы, но также связана с правилами учета и формирования счетов. Таким образом, автоматически корректно обсчитывается даже скошенный стык или разделение наклонных стен на элементы.

Вперед к 3D проектированию, даже если это непросто

Преимущества 3D-моделирования уже хорошо известны. Недостатком, по сравнению с 2D проектированием все еще считается несколько более высокая стоимость и затраты труда. Взглянув, однако, на сложные элементы конструкций, наблюдатель придет к выводу, что все они не могут быть быстро отрисованы в 2D, особенно при условии постоянного внесения изменений. Для исключения ошибок в процессе изготовления изделий из сборного ж/б потребуется создание различных видов и выносных узлов. Надо иметь в виду, что в случае 2D-технологии их непротиворечивость и согласованность достигается только благодаря большим усилиям и беспокойству, особенно, если приходится выполнять изменение конструкции.

3D-моделирование обеспечивает вывод непротиворечивых рабочих чертежей. При необходимости 3D модель используется для проектирования опалубки и лазерных систем, а также расчета объемов изделий, которые в противном случае пришлось бы считать отдельно.

Новые функции 3D моделирования, адаптированные к строительному проектированию,
чрезвычайно ускоряют работу. В зависимости от конкретной ситуации отдельные слои панели могут быть укорочены сверху, снизу и с боков. Всего несколько параметров определяют торцевую облицовку по всем краям панели. Настройки, принятые по умолчанию, автоматически гарантируют приемлемость проектного решения, например, в случае использования четвертей сложных сечений.

Естественно, конструкция соединения панелей определяется автоматически на основе принятых в отрасли стандартных вариантов, в том числе учитывающих наличие слоя теплоизоляции.

Этот принцип применим как для конструкции панелей с 3 слоями без воздушного зазора (традиционная сендвич-панель), так и для панелей с 4 слоями, включающих воздушный зазор (сердцевина из бетона, доливаемая на объекте - по принципу несъемной железобетонной опалубки, только с внутренним утеплителем).

Армирование и закладные детали

Программа включает средства для автоматического стандартного армирования многослойных стен. Любая особая дополнительная арматура может быть быстро добавлена с помощью параметрических шаблонов.

Включение в конструкцию панели арматуры, обычно применяемой для колонн или балок, специальное армирование для сейсмоопасных районов – только некоторые из возможных специальных вариантов армирования.

Армирование воздушного промежутка при формировании арматурного каркаса может также выполняться автоматически.

Металлические каркасы размещаются автоматизированно с учетом размещенной теплоизоляции. В свою очередь, анкеры теплоизоляции могут размещаться автоматически.

Данное программное обеспечение было создано на основе передового опыта и стандартов.
Вот почему, алгоритм размещения армирования обеспечивает качество, надежность и безопасность изделий. Безусловно, закладные детали могут опционально вводиться для всех слоев.

Aвтоматизированное формирование
рабочих чертежей

Технология автоматизированного формирования чертежей на основе модели является уникальной. Сначала определяется общеприменимая компоновка чертежа, зависящая от типа изделия. На этом шаге определяется внешний вид и визуальная структура чертежа. Данная подготовительная стадия гарантирует автоматическое создание чертежей простых изделий.

Для более сложных изделий формируется предварительная схема с учетом стандарта конкретного предприятия, уточняемая на стадии проектирования. На этой стадии у пользователя есть возможность принять во внимание особенности конкретного проекта и отдельно определить геометрию, армирование и закладные детали.

Проектирование более сложных изделий из сборного ж/б обычно требует внесения изменений. Несомненно, чертежи, созданные автоматизированным способом, далее редактируются интерактивно, причем любые дополнения вносятся из исправляемых чертежей в модель. Это гарантирует, что чертеж и модель после внесения изменений по-прежнему будут представлять одно непротиворечивое целое.

Исчерпывающий анализ

В конце процесса проектирования получается законченная модель изделия. Ее можно проанализировать с помощью многочисленных критериев. Поддерживаются все стандартные интерфейсы и спецификации. В новую разработку введены также интерфейсы “завтрашнего дня”, такие как IFC и 3D PDF. Становится абсолютно ясно, что технология 3D будет играть ключевую роль также и в производстве.

Резюме

Современное программное обеспечение должно решать следующие задачи:

– выдавать информацию, необходимую для производства изделий;

- включать систему управления материальными ресурсами;

- формировать счета на оплату в соответствии
с правилами;

- формировать ясный и четкий план
производства;

- обеспечивать распознавание элемента в модели.

Причем желательно, чтобы эти функции выполнялись одним нажатием на кнопку мыши.

Новый модуль Allplan Precast для конструирования многослойных панелей с теплоизоляцией является новаторской разработкой, значительно сокращающей стоимость и трудоемкость проектирования, в том числе сложных панелей с теплоизоляцией. Параметризованный ввод, шаблоны стыков, различные толщины панели, теплоизоляция, функции размещения арматуры и закладных деталей объединяют множество этапов процесса проектирования и таким образом улучшают качество. Новая программа экономит время в повседневной деятельности конструктора. Кроме того, она обладает гибкостью и открытостью - необходимыми качествами для решения сложных задач.

Allplan Precast поставляется на русском языке.

Программный продукт согласован с местными строительными нормами (СНиП и ГОСТ), и имеет интерфейс к 14 сметным системам СНГ и распространенным системам расчета конструкций SCAD и LIRA. При этом арматуру в плитах перекрытия можно выбирать по результатам расчета конструкций в соответствии со строительными нормами СНГ. Конструктивные требования СНиП 1984 и 2003 Allplan Precast выполняет автоматически. Локализацию и поддержку выполняют офисы Allbau Software - генерального партнера Nemetschek Engineering в СНГ.

Гунтер Вильдермут (Gunther Wildermuth),

Nemetschek Engineering

Владимир Шкатов,

Allbau Software GmbH