Статья опубликована в №137 (январь) 2025
Разделы: Строительство
Размещена 06.01.2025. Последняя правка: 09.01.2025.
Просмотров - 235

Использование модуля TBM Barzel в среде САПР для автоматизации проектирования армирования плит перекрытий и фундаментов плит

Бойчин Роман Евгеньевич

Магистр

ООО Ами-Матом инженеры и консультанты

Инженер

Васильев Алексей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедры технических дисциплин ПГУ имени Шолом-Алейхема

УДК 624

Введение. Данная работа посвящена выбору оптимального решения для обеспечения нужд инжиниринговой компании в области автоматизации армирования горизонтальных плоских конструкций таких как плиты перекрытия и фундаментные плиты.  Основная проблема состояла в том, что в связи с ростом портфелей заказов на проектную документацию инженера проектировщики не всегда успевали выпускать в срок проектную документацию высокого качества [1]. В связи с чем возник вопрос либо необходимо увеличивать штат инженеров проектировщиков что приведет к дополнительным расходам, либо применят методы автоматизации в проектировании [2]. Учитывая, что большинство проектов выполняется в КАД среде так как заказчик не желает производить удорожание проекта за счет привлечения БИМ менеджера и поиска компаний, которые работают в БИМ среде [3]. Вторая причина заключалась в том, что основной костяк инженеров проектировщиков имеют опыт работы только в КАД среде, что усложняло полный переход всех специалистов на БИМ, так как КАД специалистам необходимо было бы улучшать свою квалификацию за счет обучения что так же привело бы к еще большим расходам для компании [4]. Было принято оптимальное решение о частичной автоматизации при проектировании основных элементов конструкции таких как фундаменты и плиты перекрытия через дополнительный модуль надстройки в КАД среде [5]. В данной статье в сравнительном анализе аргументированно изложены доводы в пользу данного решения на примере по сравнению с тем, как специалисты работали до внедрения данного модуля [6]. В данном анализе в полной мере отражены преимущества исходя из практических требования необходимых для ведения больших проектов с достижением главной цели увеличение скорости выпуска проектной документации без потери ее качества [7]. Результаты данного анализа можно применять к проектам любой сложности, а также дальше получить развитие данной технологии применив подобные методы и на вертикальные конструкции такие как стены и пилоны.

Актуальность. На сегодняшний день процесс автоматизации CAD проектирования является наиболее актуальным так как множество опытных инженеров не осуществило переход на BIM платформы. В связи с чем замедляется процесс проектирования, а также возникают ошибки за счет отсутствия трехмерной модели здания, которую легче проверить и проанализировать.

Цели. На сегодняшний день инженеры применяют множество способов что бы снизить трудозатраты при производстве проектной документации такие как блоки, динамические блоки, модули автоматизации, но не все они удовлетворяют главному требованию подсчет количества армирования в плоских железобетонных конструкциях. Целью данной работы было найти и применить оптимальный модуль, который можно применить не только для черчения армирования, но и подсчёта в автоматическом режиме количества применяемых материалов при армировании плоских железобетонных конструктивных элементов.

Задачи. При поиске модуля CAD автоматизации армирования необходимо достичь цели данного исследования, а именно проанализировать его основные возможности по раскладке арматурных стержней в осях X и Y, а также сформировать результаты данного армирования в табличном виде.

Материалы и методы. Для проведения исследования необходимо определить из чего состоит блок армирования плит перекрытий и фундаментов. Элемент армирования состоит из профиля арматуры, направляющей линии указывающей направление раскладки арматуры, засечных линий по краям направляющей линии для визуального обозначения границ, размерные линии и аннотации в которой указывается диаметр стержня, его шаг, количество стержней в области укладки и номер стержневого элемента в классификации для таблицы спецификации. Для того чтобы определить какой способ является наиболее эффективным в области проектирования армирования плоских элементов конструкций проведем эксперимент возьмем за основу фундаментную плиту перекрытия размерами 100 на 100 сантиметров и за армируем ее двумя способами классическим с вычерчиванием всех элементов армирования и подсчетом спецификации и при помощи модуля TBM Barzel с последующим составлением таблицы спецификации элементов. Для этого предварительно подготовим контур плиты перекрытия с использованием встроенного в КАД интерфейс инструмента полилиния в слое const-slab (Рисунок 1).

Рисунок 1. Область 1000x1000 см бетонной плиты перекрытия для будущего армирования

Затем зададим при помощи инструмента полилиния необходимой длины и геометрии стержень далее на панели инструментов TBM Barzel (Рисунок 2).

Рисунок2. панель инструментов модуля TBM Barzel.

Выбираем инструмент область армирования и при помощи данного инструмента проводим перпендикулярную линию которая должна пересекать арматурный стержень, вдоль данной линии будут укладываться данные стержни после чего нам необходимо выбрать арматурный стержень. После чего в интерфейсе программы необходимо будет выбрать геометрию стержня из предложенных в меню (Рисунок 3).

Рисунок 3. модуль выбора геометрии арматурного стержня.

Далее необходимо задать диаметр арматуры, ее шаг, а также размеры и масштаб чертежа. После чего модуль TBM Barzel в автоматическом режиме вычертит необходимые элементы армирования в необходимых слоях для корректного отображения при печати чертежа. Так же данный модуль в автоматическом режиме вычертит все необходимые элементы чертежа, описанные выше (Рисунок 4).

Рисунок 4. Область 1000x1000 см железобетонной плиты перекрытия после армирования.

После выполнения армирования при помощи инструмента таблица выбираем построенную область армирования затем выбираем точку на плоскости модели, в районе которой мы хотим построить таблицу и при помощи клавиши enter запускаем процесс подсчета и построения. Программа в автоматическом режиме чертит таблицу, в которой графически отображена геометрия стержня его вес, также количеством стержней (Рисунок 5).

Рисунок 5. Таблица армирования.

Выполнение данной задачи у инженера чертежника заняло менее 3 минут. Выполнение аналогичной задачи у инженера чертежника без использования данной надстройки заняло более 10 минут. Связано это в первую очередь с тем, что инженеру необходимо было заранее задать все необходимые слои для каждого из вычерчиваемых элементов. Далее инженеру необходимо было произвести работу по подсчету количества стержней с последующим созданием таблицы и подсчету веса стержней согласно таблице весов арматурных стержней на погонный метр. Операции по подсчету количества и веса стержней являются наиболее трудоемкими, так как сопряжены с риском совершения ошибки при подсчете. Модуль автоматизации TBM Barzel позволяет избежать данных ошибок при использовании КАД систем, так как все данные подсчитываются в автоматическом режиме согласно геометрии стержня, линиям направления укладки, а также данных, которые предоставил инженер конструктор такие как диаметр и шаг. Подобные модули и методы автоматизации позволяют решить одну из наиболее важных проблем увеличение производительности труда без привлечения существенных дополнительных финансовых средств, которые тратят компании на закупку и обучение сотрудников. В данном примере данная задача была решена с успехом так как инженеру необходимо потратить от 10 до 15 минут на изучении инструкции после чего непосредственно приступить к применению новых знаний на практике.

Научная новизна. Обнаруженный в ходе поиска модуль TBM Barzel является уникальным в связи отсутствием аналогов от других разработчиков модулей для CAD платформ. Уникальность его применения заключается в возможности не только проектирования элементов армирования, но и представление результатов в табличной форме.

Заключение. Данный модуль соответствует всем завяленным требованиям со стороны инженеров проектировщиков, а также он показал свою эффективность применения на практике что увеличило производительность труда и сократило количество ошибок в проектной документации.

Результаты. По результату данного эксперимента можно однозначно подчеркнуть существенные преимущества применения модулей автоматизации таких как TBM Barzel по сравнению с классическими методами черчения в КАД среде. Так же данная технология показала, что по скорости и точности подсчетов может соревноваться с БИМ системами проектирования при этом при практическом внедрении на производстве у проектной компании нет необходимости привлекать дополнительные финансовые ресурсы для обучения сотрудников. После внедрения данного модуля на больших объектах, в коллективе проектной организации производительность труда в среднем выросла в 3,5 раза что является существенным показателем. Когда инженеру чертежнику из-за высокой загруженности приходиться работать над несколькими проектами одновременно, это может привести к снижению качества чертежей и возникновению ошибок в проектировании с последующим их поиском и устранением. С применение данного модуля в КАД системе при армировании плоских элементов конструкций данная проблема была решена.

Выводы. Проведение данного эксперимента и последующее внедрение модуля автоматизации проектирования плит перекрытий и фундаментных плит в КАД системах. Позволило реализовать на практике решение множества проблем, с которыми ежедневно сталкиваются инженера проектировщики. Данный модуль можно считать уникальным, так как такой уровень автоматизации TBM Barzel в КАД системах сопоставим с БИМ системами как по скорости производства проектной документации, ее качеству, и точности подсчетов без существенных вложений на ее внедрение.

1. Ying Z. The Pre and Post-Processing in Finite Element Analysis on the Technology and Programming of Plane Reinforced Concrete based on AutoCAD Platform [Электронный ресурс] // Proceedings of the 2015 International Conference on Management, Education, Information and Control. с. 882-888. URL: https://doi.org/10.2991/meici-15.2015.155 (дата обращения: 19.12.24)
2. Dharani V.P., Vijay P. Automatic Design of various Reinforced Concrete Structures based on AutoCAD AutoLISP. ISARC [Электронный ресурс] // Proceedings of the International Symposium on Automation and Robotics in Construction. с. 613-616. URL: https://www.proquest.com/openview/4ca250cfc431f310d8351a62ba7d2ca3/1?pq-origsite=gscholar&cbl=1646340 (дата обращения: 21.12.24)
3. Sato H. CAD/CAM systematization in reinforcement work [Электронный ресурс] //Kensetsu No Kikaika. с. 18-23. URL: https://www.osti.gov/etdeweb/biblio/6284242 (дата обращения: 20.12.24)
4. Camille A.I., Rafic E.H. CAD/CAE in a Complex Structural Reinforced Concrete Design: Case Study of a Cathedral [Электронный ресурс] // Computing in Civil Engineering. c. 178-187. URL: https://doi.org/10.1061/9780784412343.0023 (дата обращения: 19.12.24)
5. Aditya R., Abhishek R., Aman K., Sumanth K. An analytical study on RCC and Steel structure using AutoCAD 2020 [Электронный ресурс] // International Journal of Communication Systems and Network Technologies. c. 34-40. URL: http://ijcsnt.info/papers/IJCSNT_11_2_06.pdf (дата обращения: 20.12.24)
6. Monika V., Gagan B., Sura-Naveen K. R., Abhinandan S., Vishal K.N. Research on Design and Analysis of Multi-Story Building by using AutoCAD and STAAD-Pro [Электронный ресурс] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. c. 1-16. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/1327/1/012023/meta (дата обращения: 21.12.24)
7. Ashraf A.T., Ahmed-Nagy A. E., Tarek S. Optimizing Reinforcing Re-Bar for Multi-Story Buildings Using Automated Bending Lists. [Электронный ресурс] // Fayoum University Journal of Engineering. c. 232-236. URL: https://journals.ekb.eg/article_344035.html (дата обращения: 19.12.24)

Рецензии:

6.01.2025, 19:12 Абдуллин Тимур Зуфарович
Рецензия: Рецензия на статью: Использование модуля TBM Barzel в среде САПР для автоматизации проектирования армирования плит перекрытий и фундаментов плит. Статья посвящена актуальной проблеме - применение методов и подходов для автоматизации проектирования армирования горизонтальных конструкций. В работе рассмотрены, существенные преимущества применения модулей автоматизации таких как TBM Barzel. Также затронута серьезная проблема, по поводу перехода на BIM платформы.В современных реалиях очень важно экономить время и поднимать производительность труда. Считаю, что авторам следует продолжать развивать затронутую тему. Данные исследования имеют важные теоретическое и практическое значения и заслуживают быть опубликованными.

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий