#Проектирование #BIM #Инженерия #наука
Эта статья подготовлена в рамках создания курса по проектированию одноэтажного промышленного здания с мостовым краном.
Анализ многих расчётных моделей показал, что многие начинающие (да и опытные инженеры-проектировщики) допускают одну и ту же ошибку: стараются создать одну расчётную модель здания, в которой будет учтено абсолютно всё. Если взять в качестве примера одноэтажное промздание, то его расчётная модель у новичка скорее всего будет включать в себя не только несущие элементы каркаса, но и стеновые ригели, а также стеновые панели и кровельное ограждение.
Причины, почему проектировщики стараются сделать очень подробную расчётную модель:
- Желание учесть абсолютно всё (взаимное влияние конструкций друг на друга, все виды нагрузок, получить модель наиболее приближенную к реальной работе конструкции)
- Волшебная аббревиатура BIM. Она означает, как многим кажется, что здание должно представлять собой единую трёхмерную модель, а расчётная модель должна быть с ней неразрывно связана. Это правильно, хотя очень трудоёмко в плане реализации в программных комплексах.
Хочу сказать, что такой подход не является ошибочным. Строить подробную расчётную модель нужно, т. к. только она позволяет увидеть работу всего здания в целом. Ошибкой является стремление построить её сразу, с нуля.
При таком подходе проектировщик тратит много времени на построение всех элементов конструкции и устройство их сопряжения между собой. Потом много времени уходит на задание нагрузок, параметров для расчёта сечений элементов и т. д. При этом, когда в модели очень много разных элементов в ней становится очень трудно ориентироваться.
Второй недостаток такого подхода – нагрузка на процессор компьютера во время расчёта. Расчётную модель с большим количеством элементов компьютер может рассчитывать на протяжении нескольких часов. В современных условиях это очень долго. Часто ожидание результата расчёта более 5 минут уже вызывает напряжение у пользователя.
Третий недостаток – сумма двух предыдущих. После расчёта схему нужно долго анализировать, и, если какие-то элементы в статически неопределимой системе требуют увеличения поперечного сечения, то нужно схему корректировать выполнять расчёт заново и всё по кругу. А если забыл что-то учесть? Приложить нагрузку к n-элементу…
В связи с этим не лишним будет вспомнить, что ещё каких-то лет 30 назад компьютеры не отличались большой производительностью. Расчёт модели мог занимать несколько суток. Так что в таких условиях проектировщики вынуждены были тщательно взвешивать каждое принимаемое решение и упрощать расчётную модель до предела. Классический пример такого подхода – представление одноэтажного промышленного здания, перекрытого фермой, как стоечно-балочную систему, в которой ферма заменена стержнем большой жёсткости.
Сейчас, когда производительность компьютеров многократно возросла, нам уже не требуется ждать сутки, чтобы программа выполнила расчёт. Однако такие «сверхвозможности» компьютеров нас «избаловали» и мы совершенно утратили привычку предварительно анализировать конструктивную схему здания на предмет того, как она поведёт себя при тех или иных воздействиях. А такой анализ как раз и позволяет представить отдельные конструктивные элементы в виде упрощённых конечных элементов.
Мой совет тем, кто хочет не просто выполнять расчёты зданий и сооружений, но и уметь делать это быстро, без лишней рутины – представьте, что Вам предстоит посчитать всё здание вручную, без использования расчётной программы, только при помощи формул сопромата и строительной механики. Как бы Вы тогда действовали? На какие составные части разбили бы конструкцию? Какую методику расчёта выбрали бы для фермы? Составной решётчатой колонны?
Также рекомендую изучить типовые серии на конструкции одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами:
1.424-4 «Стальные колонны одноэтажных производственных зданий»
1.426.2-3 «Стальные подкрановые балки»
1.460.2-10/88 «Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с фермами из парных уголков»
1.462.3-17/85 «Стальные решётчатые прогоны производственных зданий пролётом 12 м с применением профилей по сокращённому сортаменту металлопроката»
1.424-4 «Стальные колонны одноэтажных производственных зданий»
В курсе по проектированию одноэтажного промышленного здания мы будем применять технологию построения простых расчётных моделей с постепенным переходом к более сложным.
Ссылка на курс