Программы для проектирования
В наше время, на рынке программного обеспечения для проектировщиков имеется огромный выбор программ. Вначале рынок был захвачен зарубежными производителями программного обеспечения. Программы были на английском языке, все учебные материалы и пособия также были на английском. Постепенно стали появляться программы русификации, учебники были переведены на русский язык. После на рынке стали появляться отечественные программы, а иностранные производители стали выпускать русскоязычные версии своих программ.
Постараемся разобраться в этом многообразии программного обеспечения для проектировщиков. Для удобства разделим все программы на следующие группы.
Проектирование КМД
Создание раздела КМД выполняется на уже готовом разделе КМ.
Разработка раздела конструкций металлических деталированных включает в себя детальные чертежи (все узлы, связи, размеы сварных швов и пр.) и перечень других документов, которые необходимы для непосредственного изготовления изделий.
Программы для черчения.
Программы для черчения появились, пожалуй, первыми и были широко востребованы как в России, так и за рубежом. Одной из первых таких программ был AutoCAD. Принцип их действия был довольно похож на обычное черчение, с той лишь разницей, что линии проводились не на бумаге, а на экране. После выполнения чертежа на экране, его можно было распечатать на принтере. Главным плюсом можно назвать возможность копирования чертежа или его фрагментов для новых проектов. Качество чертежей распечатанных на принтере было несравнимо лучше, чем чертежи, выполненные вручную карандашом.
Строительные инженерные программы
Строительные инженерные и конструкторские программы можно разделить на 2 группы: профессиональные и упрощенные. Первые чаще всего платные, в силу своей сложности и большого количества различных возможностей, а вторые можно найти в бесплатном виде.
Любой софт для конструирования учитывает при работе законы физики и особенности материала, а так же производить расчеты с высокой точностью, а полученные данные и чертежи отправлять на печать по желанию пользователя. Немаловажно в современных условиях и то, чтобы программа поддерживала 64-битные операционные системы, в том числе и Mac OS. Ниже рассмотри чуть подробнее несколько конструкторских программных продуктов.
ArchiCAD
Этот пакет по праву считается одним из лучших для проектирования и инженерных расчетов. Лавным отличием последней версии (16) стало дополнение BIM-компонентами. Это принципиально новый вид проектирования, который позволяет использовать не только такие параметры для проектирования, но и добавлять для любого элемента информационную часть.
Это позволяет ArchiCAD не только визуализировать проект в 3D, но и спрогнозировать все эксплуатационные особенности будущего здания.
Возможности ArchiCAD поражают своим разнообразием
Таким образом, каждый элемент проекта будет снабжен такими сведениями, как: материал, цена (с расчетом полной стоимости), расписание строительных и монтажных работ и прочие примечания. Изменять их можно будет в любое время, при этом все внесенные изменения будут учтены программой и далее она внесет необходимые правки во все части проекта, которые связаны с изменяемой. Поддерживается 3D печать макетов.
AutoCAD
Одна из лучших программ для 2D и 3D проектирования. AutoCAD имеет в своем арсенале множество средств, позволяющих воссоздавать произвольные формы, а так же любые виды поверхностей и материалов. Готовую работу можно перевести в PDF, а так же распечатать модель на 3D-принтере.
Интерфейс программы AutoCAD
Отличным дополнением является возможность задать зависимость между объектами, при этом, например, параллельные прямые останутся параллельными, как бы не изменялся чертеж. Управление изображением возможно так же при помощи средств фотометрического освещения, что придает эффект реалистичности.
КОМПАС-3D
Это самая известная конструкторская программа для создания чертежей. С ее помощью, можно работать как с крупными проектами, так и с отдельными их частями. Настройки данного программного продукта очень гибкие, а потому можно воссоздать любые формы и поверхности. Работать возможно не только с чертежами, но и с таблицами, инструкциями, схемами и прочими атрибутами.
С помощью программы КОМПАС-3D можно моделировать как крупные, так и небольшие объекты
Последние версии поддерживают не только 32-, но и 64-разрядную систему. Удобным дополнением стало появление команды «Узлы металлоконструкций». С ее помощью можно создавать соединение между элементами металлоконструкций. Любые узлы соединения можно вывести в отдельный чертеж или 3D модель.
SCAD Office
Это пакет программ, предназначенных для проектирования различных конструкций, а так же выполнения расчетов прочности. Пакет содержит в себе расчетный калькулятор, определение нагрузок и вычисление различных показателей элементов строений и конструкций.
Интерфейс программы SCAD Office
Удобные модули, предназначенные для работы с данными, а так же анализ данных и их документирование. Имеется обширная библиотека готовых модулей и элементов. Помимо того, по итогам расчетов можно составлять расчетные схемы, визуализировать проекты.
HOME PLAN PRO
Простая программа для конструирования, позволяющая создавать чертежи зданий и рассчитывать некоторые параметры и составить план внутренних помещений. Конечно, возможностей у нее намного меньше, чем у крупных программных продуктов. Но, неоспоримым преимуществом является бесплатность данной программы и очень простой интерфейс.
В этой простой, на первый взгляд, программе можно создавать довольно крупные проекты
HOME PLAN PRO поддерживает множество популярных графических форматов, а готовые проекты можно отправлять по почте. База содержит огромное количество элементов (ока, двери, и прочие), а так же поддерживается работа со слоями и уровнями.
Программы для разработки 3D.
Программы для 3D проектирования сразу же, как только возможности компьютеров стали позволять выполнять рендеринг. Первыми были такие программы как 3D MAX и т.п. Они сразу же нашли широкое применение у архитекторов и дизайнеров. Профессиональные программы позволяли получать очень реалистичное изображение. Затем возможности работать с трехмерной графикой стали появляться у программ, которые первоначально предназначались для разработки чертежей, например, такие программы как AutoCAD и КОМПАС. Возможности построения трехмерных изображений постоянно увеличивались, а набор инструментов для работы с трехмерной графикой пополнялся. Качество графики этих программ достигло профессионального уровня, возможности этих программ с успехом используются для получения реалистичных трехмерных изображений.
Проектирование КМ
Как правило наши конструкторы проектируют всё в АutoCAD или SCAD.
Иногда используют другие, узкоспециализированные программы.
С помощью специальных знаний и программ можно снизить вес узлов и избежать необоснованных расходов.
Также, они значительно сокращают время создания проекта и всего производственного цикла.
Создание проекта КМ – начальный этап проектирования, на котором принимаются наиболее важные решения относительно типа и характеристик будущей металлоконструкции.
Результатом здесь выступают чертеж общего вида изделия и основных сборочных узлов, а также пояснительная записка, схемы и пр.
Программы для разработки чертежей КМ и КМД
Специализированные программы для разработки рабочей документаций на металлические конструкции появились не случайно. Специфика этой документации такова, что при разработке чертежей, проектировщик тратит много времени на выполнение таких примитивных операций как вычерчивание простых отдельных деталей, подсчет спецификаций и т.п. Построение же самой трехмерной модели металлического каркаса занимает относительно не большое количество времени. Конечная цель таких программ была изначально проста и конкретна: инженер делает трехмерную модель, а программа автоматически формирует комплект готовых к применению чертежей. Но путь к этой цели для многих программ был долгий. Первые версии были очень далеко от этой цели. Чертежи требовали очень большой доработки. В настоящее время, некоторые программы при грамотной настройке позволяют получать чертежи с очень высоким процентом готовности. Время, потраченное на разработку чертежей в таких специализированных программах, может быть в десять раз меньше чем в обычных чертежных программах с использованием двухмерного черчения.
Примеры расчета
Подбирая трубы для металлических ферм, стоит отталкиваться от следующих рекомендаций:
- Для обустройства конструкций шириной менее 4,5 м подойдут трубы сечением 40х20 мм с толщиной стенки в 2 мм;
- При ширине конструкции от 4,5 до 5,5 м подойдут 40-мм квадратные профильные трубы с 2-мм стенкой;
- Для металлоконструкций большего размера подойдут такие же трубы, как и в предыдущем случае, но с 3-мм стенкой, или же трубы сечением 60х30 мм с 2-мм стенкой.
Последним параметром, которому также стоит уделять внимание при расчетах, является стоимость материалов. Во-первых, нужно учитывать стоимость труб (помня при этом, что цена труб определяется их весом, а не длиной). Во-вторых, стоит поинтересоваться стоимостью комплексных работ по изготовлению металлоконструкций.
Программы для разработки чертежей КЖ
Программы для разработки рабочей документации на железобетонные конструкции появились почти одновременно с программами для разработки чертежей КМ и КМД. По сути задача одна и та же: На основании трехмерной модели получить готовый пакет рабочей документации. Разница между этими программами заключается в конструктивных особенностях трехмерной модели и структурой конечной рабочей документации. Учитывая современные требования нормативных документов, добиться получение чертежей КЖ в автоматическом режиме очень не просто. Но в конечном итоге эта проблема будет решена.
Расчет металлоконструкций
Особенности расчёта стальных конструкций
Программа APM Civil Engineering обладает широким инструментальными возможностями, позволяющими инженеру выполнить расчёты зданий и сооружений различного назначения, в основе которых приняты стальные несущие элементы. Различают две принципиальные группы выполняемых расчётов стальных строительных конструкций: проектировочный и проверочный.
Проектировочный расчёт в среде APM Civil Engineering позволяет осуществить подбор поперечных сечений стержневых элементов, толщин листового металла (пластины и оболочки), удовлетворяющих условиям прочности, жёсткости и устойчивости. Проверочный расчёт предполагает выполнение проверки заданных сечений на соответствие необходимым критериям.
Выполнение расчётов стальных конструкций в программе APM Civil Engineering, независимо от типа проводимого расчёта (проектировочный или проверочный), предполагает на начальном этапе построение конечно-элементной модели, включающей в себя при необходимости стержневые элементы, плоские элементы, моделируемые пластинами (оболочками), а также объёмные тела, с последующим вычислением параметров напряжённо-деформированного состояния. Последующий этап расчётов предполагает моделирование узлов (типовых, нетиповых) стальных конструкций с использованием объёмных (плоских) конечных элементов с включением их в общую модель здания или сооружения, или с передачей на них рассчитанных в общей модели силовых факторов или начальных смещений (в виде линейных перемещений и углов поворота).
Окончательным этапом выполнения расчётов стальных конструкций является проверка конструктивных элементов на соответствие критериям, предъявляемым к таким конструкциям, действующими нормативными документами.
Программа APM Civil Engineering обладает необходимым функционалом для выполнения проектировочных и проверочных расчётов стальных конструкций на каждом из описанных выше этапов.
Оценка напряжённо-деформированного состояния стальных конструкций выполняется на основании результатов расчёта эквивалентных напряжений в стержневых, плоских и объёмных элементах при внешнем термосиловом воздействии. Расчёт эквивалентных напряжений осуществляется в соответствии с известными теориями прочности (наибольших нормальных напряжений, наибольших деформаций, наибольших касательных напряжений, энергетической теории). Полученные результаты позволяют выполнить проверку прочности рассчитываемых стальных конструкций.
APM Civil Engineering позволяет выполнить расчёты общей и локальной устойчивости пространственных стальных конструкций. Подобный функционал позволяет инженеру сформулировать выводы о необходимости дополнительного усиления стержневых стальных элементов или установке дополнительных рёбер жёсткости в пространственных стальных сечениях, образованных листовой сталью (пластины и оболочки).
Для стержневых стальных конечных элементов реализована проверка прочности и устойчивости поперечных сечений в соответствии с методиками, приведёнными в действующих нормативных документах. Расчёт таких элементов в программе APM Civil Engineering может быть выполнен по результатам формирования комбинаций внешних нагрузок или расчётным сочетаниям внутренних силовых факторов. Подобные расчёты, в соответствии с заданными правилами формирования расчётных сочетаний, позволяют учесть наиболее невыгодное сочетание внешних нагрузок. После выполнения указанных расчётов инженер имеет возможность графического вывода результатов проверки стальных конструктивных элементов. Результаты проверки выводятся в виде коэффициентов использования поперечных сечений в каждом из рассчитанных элементов по всем критериям, по которым выполняется проверка. В случае, если проверяемые сечения не удовлетворяют предъявляемым критериям, возможности работы с конструктивными элементами, позволяют выполнить подбор поперечных сечений.
Расчётное сочетание нагрузок (РСН) представляет собой функционал, в котором пользователь либо самостоятельно, либо используя процедуру автоматического вычисления, может задать все возможные комбинации внешних нагрузок, на которые должна быть рассчитана рассматриваемая конструкция.
Расчётное сочетание усилий (РСУ) также является встроенным функционалом в APM Civil Engineering, который позволяет определить для рассматриваемой конструкции наиболее невыгодное сочетание внутренних силовых факторов в соответствии с критериями, изложенными в соответствующих нормативных документах.
Функциональные возможности РСУ и РСН в APM Civil Engineering позволяют сгруппировать типы внешних воздействий на здание или сооружение в зависимости от их классификации, изложенной в действующих нормативных документах, а также задать правила формирования РСУ и РСН, если имеются знакопеременные, взаимоисключающие или сопутствующие воздействия. Каждой из заданных нагрузок в автоматическом режиме присваиваются коэффициенты надёжности по нагрузке и коэффициенты сочетания и затем по результатам вычислений, в APM Civil Engineering имеется возможность графического вывода результатов расчёта РСУ и РСН (включая перемещения по всем направлениям). Графический вывод представляет собой стандартную карту результатов, в которой отображается интересуемый силовой фактор в каждом из конечных элементов.
Возможности APM Civil Engineering в части выполнения расчётов строительных конструкций позволяют в автоматическом режиме осуществлять задание ветровых нагрузок, включая пульсацию, сейсмических нагрузок. Средняя составляющая основной ветровой нагрузки рассчитывается автоматически в зависимости от применяемых пользователем настроек программы, которые включают задание типа местности, ветрового района и иной информации, предусмотренной действующими нормативными документами для выполнения расчётов, и задаётся переменной по высоте к выделенным элементам объекта. Аналогичным образом осуществляется задание сейсмической нагрузки, которая может быть учтена с помощью заданных пользователем спектров ответа или в соответствии с методикой, изложенной в нормативных документах.
Программы для расчета конструкций
Использование компьютеров для расчетов строительных конструкций началось с их появления. Пожалуй, это первое, что научились делать компьютеры. Произошло это еще в советское время с появлением первых ЭВМ. (Электронно-вычислительных машин). В наше время эти программы распространились до такой степени, что многие инженеры-проектировщики давно разучились выполнять эти расчеты вручную. Достаточно ввезти исходные данные и компьютер выдает сертифицированный результат расчета.
Расчет балок в Sopromatguru
Sopromatguru – частично бесплатная онлайн-программа, служащая для расчета балок. Ресурс подходит как для выполнения курсовых работ студентами, изучающими сопромат и строительную механику, так и для инженеров, задействованных в реальных проектах. На данном онлайн-сервисе можно:
- рассчитать статически определимую систему;
- определить перемещения в узлах;
- рассчитать реакции опор;
- построить эпюры реакций опор;
- сохранить ссылку на результаты расчетов.
В ближайшее время авторы планируют добавить в программу функцию расчета ферм. На сегодняшний день онлайн-ресурс позволяет бесплатно задать параметры балки, опоры, нагрузки и получить эпюру. За получение доступа к подробному расчету авторы программы просят перечислить символическую оплату. Стоит отметить, что онлайн-сервис красиво оформлен и оборудован понятным интерфейсом.
Программы для проектирования по технологии BIM
Концепция проектирования по технологии BIM появилась относительно недавно, а теперь активно внедряется при мощнейшей поддержке государства. Суть технологии в том, что бы в модель содержала полную информацию о здании, начиная с подготовительных работ, конструкций, коммуникаций и кончая периодом обслуживания и эксплуатации объекта. Одни эту технологию ругают, другие хвалят. А причина очень простая, чем крупнее объект, тем целесообразнее использовать технологию BIM. Если проектировать ларьки, небольшие магазинчики, частные коттеджи, то применение этой технологии не принесет много пользы и чем меньше объект, тем бессмысленней применять эту технологию. И наоборот, чем крупнее объект, тем больший эффект принесет применение этой технологии BIM, особенно при строительстве крупных уникальных зданий и сооружений с большим сроком возведения и эксплуатации.