Господство сборного железобетона закончилось стремительно. В рыночных условиях очень скоро выяснилось: там, где есть бетоносмесительные узлы и заводы, предпочтительнее монолитное строительство. Вот только к качественной реализации монолитного строительства многие конструкторы и строители оказались попросту не готовы…

Начнем со строительных норм и стандартов СПДС по монолитным конструкциям — точнее, с пробелов в этих документах. В Москве, например, индивидуальные жилые и гражданские многоэтажные здания проектируются и строятся с безбалочными монолитными перекрытиями, расчет и конструирование которых нормами не регламентируются. Отсутствует современная методологическая, справочная и учебная литература по монолитным железобетонным конструкциям.

Наличие дешевой рабочей силы и недостаточно детализированные комплекты рабочей документации не стимулируют подрядчиков использовать арматурные изделия заводского изготовления. В основном применяют вязаную арматуру, детали которой изготавливаются самой подрядной организацией непосредственно на стройке — по схематическим чертежам и без соблюдения необходимых размеров.

Бурный рост капитального строительства привлек в проектирование, строительство и технический надзор множество случайных людей, не имеющих ни опыта, ни специального образования.

Таким образом, на сегодняшний день профессиональная культура конструкторов, строителей и инженеров технадзора, занятых в монолитном строительстве, пребывает на низком уровне. Как следствие, оставляет желать лучшего и качество монолитных конструкций.

Спрос на программное обеспечение для расчета и конструирования железобетонных конструкций остается стабильно высоким, но конструкторы предъявляют к такому ПО противоречивые требования. Многие же просто ждут от программы чуда, которое компенсирует недостаток их квалификации.

Нас часто спрашивают: «Для чего нужна такая высокая точность построения отдельных арматурных деталей, узлов и фрагментов армирования?» Чтобы не обидеть конструктора, от прямого ответа приходится уходить. Не объяснять же в самом деле, что этот вопрос подсказан либо невысокой культурой проектирования, либо намеренным стремлением заработать больше денег меньшими усилиями, но в ущерб качеству…

Скажем сразу: новый модуль Project Studio CS Конструкции предназначен для квалифицированных конструкторов, понимающих преимущества точности и качества чертежей арматурных узлов, деталей и изделий. Модуль гарантирует создание точных и качественных чертежей, а по функциональным возможностям не дублирует ни одно из отечественных приложений для проектирования железобетонных конструкций.

Project Studio CS Конструкции входит в разработанную российской компанией Consistent Software архитектурно-строительную линейку проектирования, которая также включает модули Project Studio CS Архитектура, Project Studio CS Фундаменты, Project Studio CS Электрика. Все программы Project Studio CS строго следуют требованиям отечественных норм и стандартов и предназначены для выпуска рабочей проектной документации.

Концепция Project Studio CS Конструкции

Project Studio CS Конструкции — специализированное графическое приложение на базе AutoCAD 2002/2004, предназначенное для конструкторов, разрабатывающих комплекты рабочих чертежей марки КЖ (Конструкции железобетонные). Средствами модуля вычерчиваются схемы армирования в мелком масштабе (1:50, 1:100 — схематичное армирование), узлы и фрагменты армирования в крупном масштабе (1:10, 1:20 — детальное армирование), арматурные детали и изделия. Полученные детали и изделия автоматически специфицируются, в автоматическом режиме производятся и вычисления нормативных параметров. Модуль самостоятельно контролирует загибы стержней, соотношения диаметров хомутов и огибаемых ими стержней, а также ряд других параметров, которые регламентированы нормами.

В Project Studio CS Конструкции реализованы разделы проектирования сборных железобетонных конструкций: перемычек и плит перекрытий. Программа позволяет создавать и редактировать элементные базы данных, которые хранятся в формате таблиц Microsoft Access.

Структура модуля представлена на схеме 1.

Схематичное армирование

Панель инструментов Схематичное армирование (рис. 1) включает набор утилит для создания и редактирования условных изображений арматурных стержней и сеток.

С помощью инструментов панели конструируются схемы армирования монолитных железобетонных конструкций, имеющих значительные опалубочные размеры: плит перекрытий, фундаментных плит и т.д. На схемах армирования (они являются основными чертежами комплекта КЖ) обозначаются узлы и фрагменты, а также маркируются арматурные детали и изделия — для их дальнейшей разработки средствами панели Детальное армирование.

Схема 1

Рис. 1. Панель Схематичное армирование

Панель включает следующие основные инструменты:

• отрисовка арматурных стержней;
• условное изображение арматурных сеток;
• отрисовка сечения арматурной сетки;
• отрисовка группы сеток;
• раскладка сеток на участке;
• изображение анкеров;
• редактирование стержней;
• указатель распределения арматуры.

При отрисовке схематичного отображения арматурного стержня доступны опции задания перепусков и дуговых сегментов.

Рис. 2. Условное изображение сетки

Инструмент Условное изображение сетки (рис. 2) служит для создания условного изображения арматурной сетки (вид сверху) на схеме армирования в мелком масштабе в соответствии с ГОСТ 21.501−93. Инструмент отрисовки поперечного сечения арматурных сеток (рис. 3) предназначен для создания условных изображений поперечных сечений арматурных сеток в мелком масштабе.

Рис. 3. Поперечное сечение сетки

С помощью инструмента Изображение анкеров (рис. 4) создаются присоединения условных изображений арматурных анкеров к концам схематичных стержней.

Рис. 4. Арматурные анкеры

Команда Раскладка сеток на участке (рис. 5) создает условное изображение группы (раскладки) одинаковых арматурных сеток на схеме армирования в соответствии с ГОСТ 21.501−93. В пределы указанного прямоугольного участка изображение сеток вписывается автоматически — для этого в программе предусмотрены три возможных способа. При отрисовке пользователь может вызвать нормативно-справочное диалоговое окно Стыки арматурных сеток внахлестку (рис. 6): содержащаяся здесь информация поможет определить минимально допустимое значение длины нахлестки сварных сеток (по СНиП 2.03.01−84*).

Рис. 5. Раскладка сеток на участке

Рис. 6. Стыки арматурных сеток внахлестку

Пример чертежа, созданного с использованием инструментов Схематичное армирование, показан на рис. 7.

Рис. 7. Пример схематичного армирования

Детальное армирование

Рис. 8. Панель Детальное армирование

Инструменты панели Детальное армирование (рис. 8) служат для рисования арматурных стержней и их сечений в крупном масштабе (1:5, 1:10, 1:20) с точным соблюдением размеров.

Стержни представляют собой объекты со всеми свойствами, необходимыми для составления спецификаций арматурных изделий (класс и диаметр арматуры, осевая длина и масса). Свойства стержней доступны в стандартном окне Свойства (рис. 9).

Рис. 9. Свойства стержней

Отдельные стержни автоматически рисуются в местах изломов с загибами, минимальный диаметр и угол которых контролируются на предмет соответствия нормативным требованиям. Огибающие стержни (хомуты, шпильки, скобы, спирали) программа строит после выбора стержней, которые они огибают. Кроме того, в автоматическом режиме контролируется соотношение их диаметров. Предусмотрены как контурное, так и сплошное изображение стержней, а также возможность изменения порядка следования в местах пересечений стержней.

С помощью этих объектов конструируются следующие изображения:

• узлы и фрагменты с точным расположением арматурных стержней относительно друг друга и опалубки;
• закладные изделия, включающие арматурные стержни;
• арматурные детали и изделия.

Все арматурные и закладные изделия, сформированные из объектов-стержней, автоматически специфицируются.

Точное изображение узлов и фрагментов армирования имеет ряд принципиальных преимуществ перед схематическим изображением:

• существует возможность точно определить размеры арматурных стержней, их расположение относительно друг друга и опалубки. Тем самым соблюдается необходимая толщина защитного слоя, исключены коллизии при укладке стержней и арматурных изделий;
• пользователю не приходится тратить время на рисование отдельных арматурных деталей (арматурных отгибов и анкеров, хомутов, шпилек, скоб). Арматурная деталь создается методом копирования арматурного стержня из узла или фрагмента — со всеми свойствами, необходимыми для ее автоматического специфицирования;
• обеспечен автоматический ввод сортаментных и геометрических значений для создания плоских каркасов по их сечениям в узлах и фрагментах;
• автоматически определяется процент армирования поперечного сечения конструкции (балки, колонны и т.д.);
• автоматически проверяются параметров выбранного анкерного отгиба или анкерной петли.

Рис. 10. Отдельный стержень

Панель Детальное армирование включает следующие основные инструменты:

• отдельный стержень (рис. 10);
• редактирование стержней;
• изменение свойств стержней;
• порядок следования стержней;
• граница защитного слоя;
• поперечное сечение стержня;
• распределение поперечных сечений стержней (рис. 11, 11а);
• соединение стержней петлей;
• хомуты и шпильки (рис. 12−15);
• вид хомутов и шпилек сбоку;
• арматурная спираль;
• фиксатор-разделитель (рис. 13).

Рис. 11. Распределение стержней

Рис. 11а. Минимальный шаг стержней

Инструмент Отдельный стержень предназначен для детального рисования отдельных арматурных стержней произвольной формы в крупном масштабе. Минимальное значение диаметра загиба в свету и угол загиба стержня регламентируются пособием к СНиП 2.03.01−84. Нормативно-справочное диалоговое окно Нормируемые параметры загиба (рис. 10) открывается нажатием одноименной кнопки.

Утилита Распределение поперечных сечений стержней обеспечивает различные способы тиражирования поперечных сечений. Минимальные расстояния между стержнями арматуры указаны в СНиП 2.03.01−84*. Необходимые нормативные данные доступны в диалоге (рис. 11а), который открывается нажатием кнопки Минимально допустимый шаг (рис. 11). Открыть диалог можно и из панели инструментов Нормали.

Рис. 12. Хомуты и шпильки

Инструмент Порядок следования стержней (рис. 13) предназначен для изменения порядка размещения контурных изображений стержней на чертеже с учетом их взаимного перекрытия в местах пересечений.

В программе реализована отрисовка практически всех типов хомутов и шпилек (рис. 12−15). Хомуты представляют собой поперечные арматурные стержни, которые охватывают продольные стержни с внешней стороны и препятствуют их выпиранию из железобетонной конструкции. Шпильки — поперечные стержни, которые соединяют два продольных стержня и также препятствуют их выпиранию. И хомуты, и шпильки являются соединительными элементами вязаных каркасов, закрепляемыми в каркасе с помощью загибаемых крюков.

Программа существенно ускоряет трудоемкую операцию вычерчивания хомутов и определения их длины. При отрисовке хомута программа осуществляет автоконтроль за минимально допустимым значением диаметра его арматуры.

На рис. 13−15 приведен пример чертежа, выполненного с использованием инструментов Детальное армирование.

Рис. 13. Пример детального армирования

Рис. 14. Пример детального армирования

Рис. 15. Пример детального армирования

Нормали

Рис. 16. Панель Нормали

Инструменты панели Нормали (рис. 16) предназначены для вызова нормативно-справочных диалоговых окон и оперативного выполнения вспомогательных расчетов при конструировании арматуры (по СНиП 2.03.01−84* и др.). Все значения, определяемые с помощью этих инструментов, используются для построения и проверки объектов детального и схематичного армирования. К большей части инструментов возможен оперативный доступ из динамических панелей и диалоговых окон инструментов детального и схематичного армирования. Получаемые данные регламентированы нормативными документами. Кроме того, некоторые нормативные требования автоматически контролируются при построении детальных объектов армирования.

Сетки сварные по ГОСТ 23279–85

Рис. 17. Анкерный отгиб

Этот инструмент (рис. 18) предназначен для выбора параметров и вставки в рисунок сварных арматурных сеток. Выбираемые параметры сеток соответствуют значениям ГОСТ 23279–85 (упомянутый стандарт распространяется на плоские и рулонные сварные сетки промышленного изготовления, предназначенные для армирования сборных и монолитных железобетонных конструкций и изделий).

Все параметры сетки задаются в диалоговом окне выбором из раскрывающихся списков — ручной ввод параметров не предусмотрен. Разумеется, списки содержат только допустимые стандартом значения.

При этом:

• автоматически контролируются наборы диаметров продольных и поперечных стержней по условию их сварки;
• на основе выбранных параметров изделия автоматически калькулируются общие размеры сетки (длина и ширина);
• автоматически генерируется стандартная марка изделия. В некоторых случаях завод-изготовитель не требует изображения самой сетки — нужна только эта марка.

Общая масса изделия вычисляется нажатием одной кнопки.

Инструмент Сетки сварные. ГОСТ 23279–85 позволяет быстро и корректно выбрать значения параметров, автоматически выполнить вычисления, а также подготовить изображение для вставки в чертеж.

Перемычки

Один из разделов модуля Project Studio CS Конструкции предназначен для подбора и проектирования перемычек над стандартными проемами в зданиях и сооружениях, а также для маркировки перемычек на чертежах и автоматического получения ведомостей и спецификаций по использованным перемычкам. Раздел, который так и называется «Перемычки», содержит редактируемую базу типовых сечений перемычек под проемы в стенах различных толщин, с четвертями и без них, а также базу элементов, которые могут использоваться для реализации выбранного сечения. Инструментарий программы позволяет проектировщику подобрать режим работы под любую технологию проектирования.

Рис. 19. Маркировка перемычек

Основная работа по созданию и подбору перемычек осуществляется в универсальном многостраничном диалоговом окне. На закладке Проем этого диалога (рис. 19) выполняется подбор нужного сечения из базы сечений или готовой, с заданными параметрами перемычки под проем. Параметры проема могут быть получены из чертежа (программа распознает как «собственные» проемы, так и те, что выполнены с помощью Autodesk Architectural Desktop) или введены пользователем непосредственно в диалоге. Подбор сечения может выполняться как по всей совокупности параметров, так и по любой их комбинации — для этого достаточного снять флажки у тех параметров, которые не будут задействованы в процессе. Результат отображается в левой части диалогового окна как перечень готовых маркировок или сечений, удовлетворяющих критериям отбора. Дважды щелкнув мышью на одном из вариантов сечения, пользователь может приступать к определению конкретных конструктивных элементов для реализации выбранного варианта. При решении этой задачи следует перейти на закладку Позиции/Сечения (рис. 20).

Рис. 20. Сечения перемычек

Левая часть диалогового окна на закладке Позиции/Сечения представляет собой набор сечений (потенциальных перемычек) и готовых номеров позиций (реализованных перемычек), отвечающих критериям, определяемым на закладке Проем. Правая часть окна содержит органы управления для решения таких задач, как подбор конкретных элементов сечения перемычки, создание, редактирование и удаление марок (позиций) перемычек, редактирование библиотеки сечений. Программа автоматически определяет количество типов элементов, а также характеристики каждого типа в выбранном сечении, и осуществляет в базе данных проекта предварительный подбор реализации для каждого типа. Результат подбора отображается как список возможных значений, из которого проектировщик может в любой момент выбрать наиболее подходящий для конкретных условий. Для ввода данных по нестандартному элементу предусмотрен специальный диалог. Если реализация определена для всех элементов в составе сечения, то на базе этого сечения можно создать новую позицию маркировки: понадобится лишь нажать кнопку Создать позицию. Готовые позиции могут быть использованы для маркирования перемычек одного или нескольких проемов — при этом в программе предусмотрен как режим жесткого связывания проема с маркировкой для последующего контроля, так и режим свободной расстановки маркировок без привязки к конкретному проему.

Рис. 21. Редактор сечений перемычек

Если проектировщика не устраивает ни одно из предложенных программой сечений для новой позиции перемычек, он может, не выходя из программы, создать новое сечение и сохранить его в базе. Разработчики постарались сделать процесс формирования нового сечения максимально простым, удобным и оперативным. Подпрограмма редактора сечений (рис. 21) имеет диалоговое окно с тремя закладками, на каждой из которой решается определенная задача: ввод базовых параметров геометрии сечения, определение состава сечения, присвоение номеров позиции и фиксация положения выносок. Форма верхней части проема с учетом толщины стены и размера четверти отображается как фон при отрисовке сечения, что упрощает контроль расположения элементов. Для отрисовки самих элементов в распоряжении пользователя большая библиотека сечений, сгруппированных по типам (перемычки брусковые, фасадные, плитные, элементы металлопроката и т.д.). Предусмотрена возможность добавления вспомогательных графических элементов, которые не имеют позиции и не специфицируются. При нажатии на кнопку OK новое сечение, созданное в редакторе, автоматически заносится в базу и становится доступным в программе подбора сечений. Автоматизированы подсчет количества использованных перемычек и формирование типовых табличных форм. Информация о составе и сечении всех созданных и использованных позиций перемычек заносится программой в соответствующие колонки ведомостей и спецификаций (рис. 22).

Рис. 22. Ведомость перемычек

Раскладка плит перекрытий

Не менее интересен способ решения такой достаточно распространенной задачи, как формирование сборных железобетонных перекрытий. В программе введено понятие «Участок раскладки» и создан специальный объект, позволяющий разбить перекрытие любой геометрии на области прямоугольной формы, для каждой из которых решается задача подбора оптимального варианта распределения плит перекрытия. Участок раскладки может быть задан указанием стен, на которые должны опираться плиты, или характерных точек на плане. Дальнейшая работа выполняется в диалоговом окне программы, имеющем три закладки. На странице Подбор (рис. 23) пользователь может уточнить характеристики участка раскладки и параметры используемых плит перекрытия. Программа выбирает в БД проекта все плиты, соответствующие геометрии участка и тем критериям, которые задал пользователь, после чего производит анализ всех вариантов раскладки полученной номенклатуры плит. Список вариантов раскладки отображается в нижней части диалога — первыми здесь представлены варианты с наименьшим размером монолитного участка и минимальным количеством типоразмеров использованных плит. Выбрав наиболее подходящий вариант раскладки, пользователь может перейти на закладку Состав (рис. 24) и выполнить более детальную настройку. На этой странице диалога проектировщик имеет возможность поменять порядок следования плит, монолитных участков или отверстий, заменить марку плиты, разбить монолитный участок на подучастки, объединить смежные участки в один, увеличить размер шва между плитами и тем самым убрать незаполненный участок… Третья страница диалога, Установки, позволяет, не выходя из программы, поменять содержимое базы данных плит перекрытия, задать параметры подбора и отрисовки плит на участке. Необходимый набор плит и монолитных участков, соответствующий окончательному варианту раскладки, создается программой после нажатия кнопки OK. Все плиты и участки раскладки автоматически маркируются, а номера позиций соответствуют номенклатуре изделий, использованных в данном проекте. При желании пользователь может изменять положение элементов раскладки с помощью «ручек редактирования» или редактировать их параметры в диалоговой панели свойств объекта. Специальная команда Параметры участка раскладки позволяет выполнить над раскладкой любые операции — вплоть до полной перераскладки плит на любой стадии проектирования.

Рис. 23. Раскладка плит

Наряду с полуавтоматическим режимом раскладки плит перекрытия предусмотрена возможность ручной раскладки. Для этих целей существует команда Добавить плиту, которая позволяет подобрать в базе данных проекта плиту, максимально соответствующую условиям укладки, выбрать наиболее удобный режим привязки и вставить плиту в чертеж. Выбранную плиту можно или добавить к существующему участку раскладки, или произвольно расположить на плане.

Рис. 24. Редактирование раскладки плит

При формировании спецификации к схеме расположения элементов перекрытия (рис. 25) все необходимые параметры плит перекрытия и монолитных участков используются программой генерации табличных форм.

Рис. 25. Пример раскладки плит

В заключение хочется подчеркнуть, что по сути функционал модуля уникален. Возможности, о которых шла речь выше, — это своего рода проба пера: важный, но далеко не последний шаг в создании комплекса проектирования строительных конструкций. Модуль активно развивается: разрабатываются инструменты для работы с закладными деталями и изделиями, управления составными элементами строительной конструкции и т.д.

Авторы будут благодарны профессиональным конструкторам и проектировщикам за рекомендации и пожелания.