Программный пакет «Фундаменты» появился более 10 лет назад как составная часть известного программного комплекса АРКО. Первоначально «Фундаменты» могли работать только в интегрированной среде АРКО+AutoCAD и как самостоятельный продукт не распространялись. Модуль предназначался для создания чертежей нулевого цикла, обеспечивал вычерчивание элементов схем расположения всех основных видов фундаментов на естественном и свайном основаниях и позволял сформировать необходимые спецификации.

Чего коснулись изменения

Project StudioCS Фундаменты является модулем системы Project StudioCS и входит в разработанную российской компанией Consistent Software архитектурно-строительную линейку проектирования, включающую также модули Project StudioCS Архитектура, Конструкции и Электрика. В качестве рабочей среды используется AutoCAD — пользователю доступны все графические средства этой САПР.

Своим превращением из чертежного приложения AutoCAD в мощный расчетно-чертежно-проектирующий инструмент «Фундаменты» обязаны включением в программный пакет команд для расчета, проектирования и вычерчивания столбчатых фундаментов на естественном и свайном основаниях под одиночные или сдвоенные колонны, в том числе — для проектирования арматурных изделий. Кроме того, был модернизирован механизм проектирования и вычерчивания многорядных свайных линейных и круговых ростверков, усовершенствованы программы проектирования сборных ленточных фундаментов на естественном основании и разверток стен из фундаментных блоков разных типов.

Отличительная особенность современной версии «Фундаментов» — полная интеграция его расчетных и проектирующих компонентов в среду AutoCAD. Процесс подготовки данных, расчета, проектирования и вычерчивания происходит в единых временных рамках, в одной удобной среде, без обращения к другим программам, без операций экспорта/импорта каких-либо файлов сторонних программ, не являющихся приложениями AutoCAD. Результаты расчета и проектирования мгновенно отображаются на чертеже.

Новая концепция процесса проектирования

Идеологию общения системы и пользователя можно сформулировать так: «Разумный минимум данных для максимально возможного результата». Разработчики новой версии уделили большое внимание построению гибких диалоговых режимов, при которых программные модули постоянно генерируют подсказки, информацию о состоянии программы, сообщения о причинах ошибок, блокируют некорректные действия пользователя и на любом этапе расчета или проектирования предоставляют ему возможность отмены предыдущих действий. Система активно использует информацию графической среды при получении данных, извлекаемых из объектов-аналогов, координат мест расположения, ориентации, привязок и т. д.

Подготовка данных к расчету производится в диалоговом окне. При этом система контролирует формальные ошибки пользователя: она не позволит задать противоречивые исходные данные и выдаст соответствующее предупреждение. Такая концепция автоматизированного проектирования значительно экономит время на коррекцию ошибок в исходных данных и изменение условий расчета, избавляет от многих рутинных операций и исключает возможность появления большинства погрешностей.

Возможности новой версии

Пакет ориентирован прежде всего на работу в полуавтоматическом диалоговом режиме и располагает удобным сервисным аппаратом, позволяющим легко добиваться желаемого результата при расстановке свай в многорядных ростверках, раскладке стеновых блоков в развертках стен подвалов, раскладке плит ленточных фундаментов сплошной или прерывистой раскладки или при размещении фундаментных балок на схеме расположения.

В зависимости от типа основания команды модуля подразделяются на две группы.

Команды для расчета фундаментов на естественном основании:

  • расчет и проектирование столбчатых фундаментов на естественном основании;
  • расчет и проектирование ленточных фундаментов на естественном основании;
  • проектирование разверток стен подвалов из стеновых блоков различных типов с автоматическим переносом элементов с плана на боковую проекцию развертки, автоматической маркировкой блоков, созданием спецификации и подсчетом монолитного бетона заделок;
  • раскладка рандбалок на схеме расположения.

Команды для расчета фундаментов на свайном основании:

  • расчет и проектирование столбчатых фундаментов на свайном основании;
  • проектирование однорядных и многорядных линейных ленточных свайных ростверков;
  • проектирование однорядных и многорядных круговых и дуговых ленточных свайных ростверков;
  • проектирование прямоугольных и круглых свайных полей при различных способах расстановки свай;
  • проектирование одиночных забивных и буронабивных свай;
  • автоматическая нумерация и визуальная индикация свай;
  • формирование таблиц отметок и спецификация свай;
  • раскладка рандбалок на схеме расположения.

Маркировка всех элементов, размещаемых на схеме расположения (столбчатых фундаментов, стеновых блоков, фундаментных плит, рандбалок и т. д.), выполняется в автоматическом режиме — с созданием необходимых спецификаций и подсчетом объемов бетона монолитных заделок.

Программа нумерует сваи в одном из трех возможных режимов, автоматически выполняет визуальную индикацию свай различных марок, генерирует спецификацию и таблицу отметок.

Специалисту будет интересно

Размеры журнальной статьи не позволяют подробно представить все функции Project StudioCS Фундаменты, поэтому остановимся только на наиболее существенных.

Набор команд для расчета и проектирования столбчатых фундаментов на естественном и свайном основаниях

Наибольшие возможности программа предоставляет при расчете столбчатых фундаментов на естественном и свайном основании, а также при проектировании и конструировании арматурных изделий и формировании полного набора строительной документации. Эти возможности реализуются с использованием четырех основных команд:

  • Расчет фундамента;
  • Маркировка фундаментов;
  • Конструирование фундамента;
  • Спецификация фундаментов.

Команда Расчет фундамента

Эта команда позволяет в режиме прямая или обратная задача определить оптимальные опалубочные габариты фундамента под одиночную или сдвоенные железобетонные или металлические колонны произвольного положения и ориентации. При определении осадки учитывается большое количество влияющих фундаментов и используются различные модели грунтового основания (упругое полупространство, упругий слой конечной мощности).

Особенности программы позволяют определять требуемое количество арматуры в фундаменте как в бесконечно жестком брусе, лежащем на упругом основании, из расчета его на выгиб реактивным давлением грунта в сечении между далеко разнесенными колоннами (как, например, в фундаменте под опору транспортерной галереи при расстоянии между ветвями 6 метров).

Реализовано выполнение конструктивного расчета «тела» фундамента с определением продольного и поперечного армирования, а также диаметра анкерных болтов и номера профиля упоров для баз металлических колонн.

Подготовка исходных данных производится в основном окне программы. В левой его части размещены кнопки вызова соответствующих разделов данных, а в правой — информация о результатах расчета. При формировании данных широко используются принципы «по умолчанию» и «по аналогу».

Рис. 1. Основное окно программы Project StudioCS Фундаменты
Рис. 1. Основное окно программы Project StudioCS Фундаменты

Данные о материалах формируются в диалоговом окне Материалы. Предусмотрена возможность выбора характеристик в наборах выпадающих списков марок бетона, классов рабочей и монтажной арматуры и анкерных болтов.

Пользователь может управлять результатами расчета: накладывать ограничения на развитие и смещение подошвы, задавать желаемое соотношение ее сторон, а также граничные величины расчетного давления, осадки и крена. Кроме того, можно выбрать тип колонны, задать или указать непосредственно на чертеже ее положение, ориентацию, параметры и расчетные сочетания нагрузок. Допускается отсутствие колонн на фундаменте.

Рис. 2. Окно Колонны
Рис. 2. Окно Колонны

Для металлической колонны может быть также выбран тип анкерной группы, габариты плиты базы и расстояния анкеров.

Рис. 3. Окно Металлическая колонна
Рис. 3. Окно Металлическая колонна

При наличии подвала (в любых четвертях) программа выполняет сбор вертикальных и горизонтальных нагрузок от вертикального и бокового давления обводненного грунта с учетом полезной нагрузки на поверхности. Предусмотрены средства блокировки автоматического сбора горизонтальных нагрузок или регулировки их величин.

Рис. 4. Окно Отметки и подвал
Рис. 4. Окно Отметки и подвал

Параметры грунтовых напластований (не более десяти) задаются в окне Грунты и могут заимствоваться — для этого следует указать на фундамент-аналог. При задании мощности, равной нулю, любой из слоев исключается из работы без обнуления его характеристик. Данные о фундаментах, влияющих на осадку рассчитываемого, задаются в окне Влияющие фундаменты, причем для их формирования достаточно указать на маркер, расположенный рядом с фундаментом, и задать число однотипных. В результатах расчета собственная осадка фундамента и осадка влияния дифференцированы.

Расчет основания выполняется с учетом данных кровель подстилающих слоев, а также дополнительного давления влияющих фундаментов. После успешного расчета на схеме расположения будут вычерчены опалубочные габариты подошвы и — по заказу — подколонник, анкерные болты и упоры. Результирующая информация отображается в области результатов с формированием сообщения о характеристике критерия, определившего развитие подошвы и высот ступеней.

При неудачной попытке проектирования фундамента в поле сообщений основного окна появляется сообщение о причинах неудачи. В обоих случаях формируется исчерпывающий набор выходной информации, содержащей сведения о компонентах расчетных сочетаний, формах эпюр давлений под подошвой — с отображением форм неполного касания при отрыве от расчетных и нормативных нагрузок.

Команда Маркировка фундаментов

Эта команда предназначена для маркировки одного или нескольких фундаментов в полуавтоматическом режиме, при котором программа автоматически распознаёт одинаковые фундаменты, но позволяет начинать маркировку с произвольного номера, принудительно присваивать номера марок отдельным фундаментам, произвольно размещать на чертеже или удалять какие-либо фундаменты, появившиеся в перерыве процесса маркировки. Благодаря этим особенностям программе можно полностью доверить контроль над процессом маркировки, задавая лишь его последовательность. В процессе диалога программа один раз запрашивает начальный номер маркировочной последовательности и многократно — положение места маркировочной выносной линии.

Команда Конструирование фундамента

Возможности этой команды представлены на панели соответствующего диалогового окна (рис. 5).

Рис. 5. Окно Конструирование столбчатого фундамента
Рис. 5. Окно Конструирование столбчатого фундамента

Последовательно используя в диалоге функции команды, пользователь формирует полный комплект чертежной документации и самостоятельно располагает на экране его отдельные компоненты. Программа вычерчивает проекции опалубочного чертежа заданной ориентации со схемой расположения арматурных каркасов. Диаметры стержней, привязки и расположение в «теле» фундамента полностью соответствуют реальной ситуации.

Пользователь может выбрать масштаб опалубочного чертежа, его ориентацию, изменить диаметры арматурных стержней и заказать тип армирования подошвы (сетки в один или два слоя). Спецификации к рабочему чертежу формируются параллельно с созданием графических фрагментов и имеют полную комплектность.

При заказе на вычерчивание арматурных изделий и анкерных болтов допускается выбор их масштаба и увеличение диаметров (но не менее требуемых по расчету). Предусмотрена возможность создания как общей ведомости расхода стали на арматурные изделия, детали, анкерные болты и закладные упоры, так и локальных ведомостей на отдельные типы арматурных изделий (например, только на вертикальные каркасы подколонника).

В Project StudioCS Фундаменты реализованы положения серии 1.412.1−6 «Фундаменты монолитные железобетонные на естественном основании…» (Россия, 1988).

Общее представление о комплектности выходной чертежной документации модуля дает приведенный на рис. 6 фрагмент рабочих чертежей фундамента на естественном основании с железобетонной и металлической колоннами.

Рис. 6. План и чертежи фундамента с данными
Рис. 6. План и чертежи фундамента с данными «по умолчанию»

Набор команд для расчета и проектирования ленточных фундаментов на естественном основании

Этот набор команд предназначен для расчета, проектирования и вычерчивания ленточных фундаментов. Одновременно с расчетом основания по деформациям отрисовываются контуры лент, производится раскладка фундаментных плит сплошной или прерывистой раскладки, выполняется перестановка плит, а также сбор объема монолитного бетона на заделки и их образмеривание, маркируются фундаментные плиты и создается спецификация с записью о расходе бетона на заделки.

Структура основного окна напоминает структуру окна команды Расчет столбчатого фундамента. Аналогичным образом выстроен и аппарат контроля формальных ошибок и генерации сообщений. Пример результатов работы с этим набором команд представлен на рис. 7.

Рис. 7. План схемы расположения ленточных фундаментов
Рис. 7. План схемы расположения ленточных фундаментов

Набор команд для расчета и проектирования ленточных фундаментов на свайном основании

Программа трассирует однорядные и многорядные свайные ленты линейной, дуговой или круговой конфигурации, расставляет сваи, отрисовывает контуры ростверка, нумерует и маркирует сваи, автоматически выполняет их визуальную индикацию, размещает на чертеже спецификацию и таблицу отметок. Пользователю обеспечены максимально удобные условия для расстановки свай в рядах:

  • использование рядового или шахматного способа расстановки свай;
  • размещение свай через заданное расстояние или через равные промежутки при заданном их числе;
  • широкие возможности манипулирования «остатком»;
  • выбор типа начала ряда при шахматном способе расстановки (первый ряд полный/неполный);
  • образмеривание ряда.

После внесения уточнений в проект потребуется лишь перенумерация свай — при этом происходит автоматическое редактирование прежней нумерации. Пример результатов работы с этим набором команд показан на рис. 8.

Рис. 8. План схемы расположения свайных фундаментов
Рис. 8. План схемы расположения свайных фундаментов

Набор команд для расчета и проектирования разверток стен подвалов из фундаментных блоков

Эти команды предназначены для проектирования и вычерчивания разверток стен из фундаментных блоков типа ФПБ и ФБС с формированием заготовки развертки и переносом строительных осей с плана. В диалоговом режиме выполняются:

  • перенос с плана на боковую проекцию стены поперечных стен, оконных, дверных и прочих проемов (возможна отрисовка по произвольным габаритам и привязкам);
  • полуавтоматическая расстановка стеновых блоков в обозначаемых границах;
  • перестановка и удаление стеновых блоков;
  • перестановка и удаление монолитных заделок;
  • маркировка стеновых блоков и создание спецификации с записью о полном расходе монолитного бетона заделок на всей схеме расположения.

При внесении уточнений требуется лишь задать новую маркировку, после чего автоматически создается измененная спецификация, предыдущая маркировка корректируется, а старая спецификация удаляется. В процессе проектирования программа может переносить изображения фундаментных плит с плана на проекцию стены на развертке с одновременным формированием отметок их низа. Результаты работы с данным набором команд показаны в нижней части рис. 7.

Что в итоге?

Пользователям, имеющим опыт работы с системой Project StudioCS, предоставлен полный набор ее средств и возможностей:

  • расчет, конструирование, вычерчивание и автоматическое создание спецификаций для фундаментов большинства основных типов;
  • модернизированные возможности редактирования рассчитанных фундаментов;
  • реализация уникальной концепции автоматизированного проектирования — разумная минимизация исходных данных, неразрывность процесса и интерактивность работы с программой.

О перспективах

Несмотря на впечатляющие возможности системы Project StudioCS Фундаменты 3.5, ее разработчики не намерены останавливаться на достигнутом. В их ближайших планах:

  • разработка модуля расчета одиночной сваи на горизонтальную нагрузку;
  • разработка модуля определения несущей способности одиночной сваи на вертикальную нагрузку (хотя и сегодня существует возможность такого определения при помощи модуля расчета столбчатого фундамента на свайном основании);
  • разработка модуля расчета, проектирования и вычерчивания линейных свайных ростверков с возможностью проектирования к ним арматурных изделий;
  • создание собственных объектов среды Project StudioCS применительно к элементам арматурных изделий (сеток, каркасов и отдельных стержней).