ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

описание к ИЛ № 08-120-02

Результат выполнения НИР.

Среди большого разнообразия строительных конструкций особое внимание заслуживают каркасы одноэтажных производственных зданий, удельный вес которых в промышленном строительстве составляет около 80%. При фрагментации и декомпозиции каркаса на несущие элементы одним из основных элементов по расходу материала (30-40%), затрачиваемого на изготовление стального каркаса здания, является колонна.

Между тем, только за счет выбора рациональных параметров зданий, сооружений и их комплексов можно значительно сократить трудовые и материальные ресурсы во время строительства, эксплуатационные расходы, сроки возведения объектов. При этом для колонны наибольший удельный вес экономических затрат приходится на металл (примерно 60%). Поэтому основным критерием оптимальности колонны является минимизация массы металла.

Повышению качества проектных решений, производительности труда проектировщика и удовлетворению экономической целесообразности способствует широкое применение вычислительной техники в процессе проектирования. С приме­нением быстродействующего вычислительного комплекса и благодаря достижениям вычислительной математики и математического программирования стало возможным получение многовариантных проектов в автоматизированном исполнении. Но наибольший эффект использования ЭВМ достигается при комплексной автоматизации проектирования, программно и организационно объединенной в системы автоматизированного проектирования (САПР). Комплексная автоматизация проектирования, даже не связанная с существенным изменением методики расчёта, обеспечивает повышение качества проекта, снижение стоимости и сроков проектирования, уменьшение расхода металла на 10-15%.

Это достигается благодаря оперативному рассмотрению многих вариантов основных конструктивных решений колонн, выполнению расчётов на детальных расчётных схемах, отвечающих действительной работе конструкции, решению оп-тимизационных задач на различных этапах проектирования колонны (разработка вариантов конструктивных решений, проектирование отдельных элементов колонны, использование типовых проектов и сортаментов конструкций).

Актуальность создания САПР колонн определяется комплексным решением задачи автоматизированного проектирования и реконструкции колонн с выдачей полного комплекта проектно-сметной документации. Существующие разработки по системам автоматизированного проектирования и расчета стальных колонн решают локальные задачи, в основном расчетного характера.

Комплекс средств автоматизации проектирования САПР колонн включает пять видов обеспечения: техническое, математическое, программное, информаци­онное, методическое.

Техническое обеспечение САПР колонны включает: ПЭВМ, предназначен­ные для подготовки и ввода данных, передачи, программной обработки, отображения и документирования данных; устройство вывода информации на бумагу (графопостроитель, устройство печати).

Математическое обеспечение (МО) САПР колонны состоит из математических моделей объектов проектирования (под объектами понимаются отдельные части колонн), методов и алгоритмов выполнения проектных процедур. В качестве математической модели используются математические зависимости и формулы, которые отражают специфику проектирования стальной колонны. Выбор принципа построения проектируемого объекта, разработка его структурной схемы, определение характеристик процессов функционирования осуществляется по инженерной методике проектирования и расчета колонн.

При проектировании и расчете колонн по инженерной методике выбирают расчетные схемы колонн, входящих в систему каркаса здания, которые должны соответствовать расчетной схеме этого каркаса (рис 1).

Рис. 1 Расчетная схема рамы и колонны

Расчётные усилия в колоннах определяются расчётом каркаса-поперечника (рамы) методами строительной механики. После определения расчётных усилий в колоннах вычисляются расчётные длины колонн (а для ступенчатых колонн - расчетные длины отдельных их участков) в плоскости поперечной рамы и из её плоскости. В дальнейшем расчёте колонны проверяют её на прочность, общую и мест­ную устойчивость.

При конструктивном расчете, выполняемом только при решении прямой задачи строительной механики, происходит подбор сечений из условий предель­ной гибкости и прочности с помощью автоматического обращения к электронной базе данных сортамента металлических профилей и листов.

Программное обеспечение (ПО) САПР колонн включает совокупность программ общего назначения (dos,windowsи т. д.), предназначенных для планирования и организации процесса обработки информации, управления данными, распределения ресурсов, и программы специального назначения. Специальное ПО реализует алгоритмы для выполнения проектных операций и процедур по расчету колонн. Программы сгруппированы в пакет прикладных программ с запускным файлом «stalkol». Пакет прикладных программ (рис.2.) состоит из отдельных подпрограмм - модулей («Оголовок», «База» и т. д.), каждый из которых выполняет одну из проектных функций. Модули информационно и программно совместимы.

Рис.2 Модульная структура САПР колонн.

Программный комплекс «stalkol» является интегрированной системой, которая объединяет иерархически сгруппированные, в значительной степени самостоятельные, целесообразно связанные и взаимодополняющие друг друга подсистемы проектирования. Интеграция системы проектирования стальной колонны включает:

- интеграцию информации (единая классификация);

- организационную интеграцию (единая система сбора, поиска передачи информации);

-технико-математическую интеграцию (унифицированный технико-математический метод анализа задачи);

- программную интеграцию (унификация программного обеспечения).

Интегрированная система проектирования стальных колонн отвечает следующим требованиям:

1) охватывает все этапы проектирования - от ввода исходных данных до получения проектной документации ;

2) обладает модульным принципом построения, позволяющим изменять, дополнять и развивать систему;

3) обладает развитой системой управления, а также развитой базой данных;

4) имеет управляющий программный комплекс по выбору и генерированию прикладных программ;

5) отличается хорошей приспособляемостью к различным типам ЭВМ.

Применение программного комплекса позволяет решать задачи расчета и проектирования стальных колонн двутаврового сварного или прокатного профилей, расчет усилий от статических и динамических нагрузок, расчет на прочность, общую и местную устойчивость. Информация ЭВМ представляется в виде таблиц и чертежей и служит документами расчета.