Естественные и технические науки, № 2, 2015
Дейнеко О. С., кандидат технических наук, доцент Московского государственного строительного университета Дейнеко А.В., кандидат технических наук, доцент, зам. начальника отдела ОАО «Институт Гидропроект»
К ВОПРОСУ О ТЕХНОЛОГИЯХ МНОГОМЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКЕ
ИНЖЕНЕРНЫХ КАДРОВ
Дан обзор развития технологий многомерного проектирования и расчетов зданий и сооружений, представлена методика обучения студентов трехмерному проектированию и компьютерным расчетам на основе метода конечных элементов. Рассмотрена специфика организации учебного процесса в контексте освоения специализированного профессионального программного обеспечения.
Ключевые слова: трехмерное проектирование, многомерное проектирование, компьютерные расчеты, дипломное проектирование.
ON THE PROBLEM OF MULTIDIMENSIONAL TECHNOLOGIES OF DESIGN AND SIMULATIONS OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS IN THE PROCESS
OF TRAINING OF ENGINEERS
An overview of the development of technologies multidimensional design and analysis of buildings and structures, the technique of teaching students the three-dimensional design and computer calculations based on the finite element method. The specificity of the educational process in the context of the development of specialized professional software.
Keywords: three-dimensional design, multidimensional design, computer simulations, degree designing.
В инженерную практику входят технологии многомерного проектирования и управления жизненным циклом проекта. Новые технологии продолжают процесс автоматизации и информатизации проектирования, связанный с внедрением систем автоматизированного проектирования (САПР), инженерных расчетов, электронного технического документооборота. Дальнейшее развитие идет по пути комплексного охвата различных аспектов проектирования в их взаимодействии. На первый план выходят вопросы коллективной работы, обмена и совместного использования проектной информации. По мере расширения объема применения трехмерного моделирования, оно становится преобладающей формой осуществления проектных проработок, что характеризует переход к трехмерному проектированию. Разработка трехмерной модели при таком подходе неотделима от процесса проектирования в целом.
Совершенствование модели идет по пути насыщения атрибутивной информацией (свойства материалов и т.п.), внедрения параметрических блоков, расширения структуры хранения данных для представления широкого спектра проектной информации. В результате ат-рибутизации и параметризации объекты наделяются смыслом как конструктивные элементы (колонны, балки, лестничные марши), увязанные со всеми необходимыми данными и параметрами. Это позволяет повысить уровень автоматизации работы с моделью, решая такие задачи, как генерация спецификаций, определение расходов материалов, отслеживание изменений и т.д. Дальнейшее развитие идет по пути информационного наполнения модели с переходом к многомерному проектированию. В едином информационном пространстве объединяются все разделы проекта (архитектурно-строительная часть, инженерные сети, технологическое оборудование), а также инженерные расчеты, сметы, результаты мониторинга, данные по управлению проектами, технологии, организации и экономики строительства. Получается многомерная информационная модель проектируемого объекта, содержащая всю информацию о проекте и ходе его реализации. Происходит переход к управлению жизненным циклом проекта, что дает возможность выйти на новый уровень архитектурной и инже-
Естественные и технические науки, № 2, 2015
нерно-технической проработки, организации и управления проектами. Таким образом, многомерное проектирование подразумевает координацию процессов проектирования и объединение проектных данных различного вида с использованием трехмерной модели в качестве универсального связующего звена. Добавление в проект временного измерения позволяет отразить изменение проектируемого и фактического состояния объекта во времени. Ресурсное измерение позволят представить скоординированные во времени данные о потреблении строительных материалов и других материально-технических ресурсов. Движение трудовых и экономических ресурсов могут образовывать самостоятельное измерения. Для объектов промышленного строительства в модели может быть представлено технологическое измерение, содержащее данные об оборудовании, всевозможные спецификации, технические характеристики, данные поверок, испытаний и т.д.
Для объектов, где предусматривается постоянный мониторинг, актуально использование контрольно-диагностического измерения. Таким образом, количество измерений в многомерной модели определяется задачами проектирования. Правила обозначения измерений и терминология многомерного моделирования в настоящее время продолжают формироваться. Важно отметить, что включение информации в состав многомерной модели в форме измерения позволяет сделать эту информацию скоординированной в трехмерном пространстве, во времени, увязанной со всевозможными параметрами проекта. Таким образом, создание нового измерения означает не столько перемещение информации из внешнего хранилища (например, из системы управления проектами) в многомерную модель, сколько создание новых возможностей по эффективному управлению этой информацией во взаимодействии с другими аспектами проектирования. К числу практических проблем на пути внедрения многомерного проектирования, по общему мнению, относится дефицит квалифицированных инженерных кадров. Для преодоления этой проблемы в ИЖКК МГСУ для обучения используется отечественный расчетный программный комплекс StarkES, реализующий метод конечных элементов.
Выполнение учебной работы (расчет в рамках конструктивной части дипломного проекта) включает: моделирование проектируемого фрагмента здания в трехмерном пространстве в среде AutoCAD; сохранение модели в формате обмена геометрическими данными DXF; импорт трехмерной геометрической модели в Stark_ES; разработка конечно-элементной модели, задание свойств материалов, граничных условий и нагрузок; расчет НДС с помощью конечно-элементного решателя Stark_ES; расчет армирования (I предельное состояние) и проверка трещиностойкости (II предельное состояние) с помощью процессора конструктивных расчетов Stark_ES; анализ результатов и оформление расчетно-пояснительной записки с использованием цветного графического и табличного материала, подготовленного в ходе сеанса работы с расчетным программным комплексом. Таким образом, в ходе выполнения учебного расчета на ЭВМ студент получает представление о трехмерном моделировании, компьютерных расчетах и процедуре обмена (экспорта/импорта) проектной информацией между различными специализированными профессиональными программными комплексами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дейнеко А.В. Нормоконтроль в автоматизированном проектировании. //Строительное проектирование, №2/2007. С. 57-59.
2. Евстигнеев Н.М. Ускорение расчетов инженерных задач, приводимых к эллиптическим операторам, с использованием графического процессора технологии CUDA. //Строительное проектирование, №2/2009. С. 55-60.
3. Мгалобелов Ю.Б., Дейнеко А.В. Расчетное обоснование безопасности со временных гидротехнических сооружений и особенности учета воздействий от технологического оборудования при землетрясении. //Гидротехническое строительство, №7/2010. С. 46-51.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.