Введение к работе
Актуальность темы. Для конструктивного решения зданий и сооружений различного функционального назначения широко используются металлические конструкции в виде стоек (колонн), которые являются важным конструктивным элементом, воспринимающим и передающим основные силовые воздействия и определяющим объем и архитектурную форму. К стойкам относятся колонны каркасов промзданий, встроенных этажерок, опоры эстакад и путепроводов.
Металлические конструкции в результате их длительной эксплуатации претерпевают физические изменения, обусловленные процессами старения и коррозии, накапливают дефекты вследствие внешних силовых воздействий (атмосферных, техногенных, технологических и др.), что приводит к изменению их геометрии и напряженно-деформированного состояния.
Технологическое перевооружение промышленности как необходимое условие экономического роста требует проведения реконструкции существующих зданий и сооружений, а также повышения эффективности нового строительства.
Значительный объем проектно-конструкторских ' работ в новом проектировании и реконструируемом строительстве промышленных объектов зданий и сооружений связан с известной трудоемкостью, ответственностью, точностью решения и надежностью проектно-конструкторских разработок и ставит перед исследователями и проектировщиками весьма актуальную задачу создания автоматизированных методов расчета и проектирования строительных конструкций. Тематика исследования диссертации направлена на решение этой актуальной задачи.
Цель и задачи работы. Целью работы является создание предметно-
ориентированной системы автоматизированного многовариантного
проектирования стальных стоек (колонн) и их элементов для новых и
реконструируемых объектов с учетом снижения трудоемкости проектирования,
оценки напряженно-деформированного состояния, реализации
оптимизационных методов расчета, графического анализа результатов и др.
4 Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:
-
Анализа современного состояния развития автоматизированных методов расчета в области расчета и конструирования стальных стоек (колонн).
-
Разработки физико-математической модели, алгоритмов многовариантного проектирования стальных стоек (колонн).
-
Создания интефированной электронной базы данных нормативной, справочной и другой информации для САПР стальных стоек (колонн).
-
Разработки системы диалогового и фафнческого представления исходной и результирующей информации на основе формализованной схемы конструкции.
-
Создания интефированного профаммного комплекса, с базой данных нормативной и справочной информации, позволяющей снизить трудоемкость проведения статического и конструкционного расчетов.
-
Разработки системы автоматизации проектирования узлов колонн на основе декомпозиции.
-
Реализации оптимизационной задачи конструктивного решения металлических колонн.
Объект исследования: стальные стойки (колонны) и процесс их проектирования с помощью автоматизированных методов расчета.
Теоретическая и методологическая база исследования: системотехника строительства, математическое и физическое моделирование, алгоритмизация и профаммирование, методы строительной механики стержневых систем, методы оптимального проектирования.
Методологическая схема исследования приведена на рисунке 1.
Научная новизна.
-
Создана новая САПР металлических стоек с гибким комплексом профаммного обеспечения и базой данных для получения из множества вариантов эффективного проектного решения (предметно ориентированная САПР).
-
Разработан интерактивный режим исследования: конструктивных решений стоек в широком диапазоне и их частей; напряжённо-деформированного
Цель - создание методологии и разработка
предметно-ориентированной системы
автоматизированного многовариантного проектирования стальных стоек (колонн) и их элементов для новых и реконструируемых объектов.
*
Задачи исследования
Анализ современного состояния развития автоматизированных методов в области расчета и конструирования стальных стоек (колонн).
Разработка физико-математической
модели, алгоритмов многовариантного проектирования стальных стоек (колонн).
- Создание интегрированной электронной
базы данных нормативной, справочной и
другой информации для САПР стальных стоек
(колонн).
Разработка системы формализованного представления проектируемой системы для диалогового и графического представления исходной и результирующей информации.
- Создание системы с интегрированным
программным комплексом, с базой данных
нормативной и справочной информации, что
позволит снизить трудоемкость проведения
статического и конструкционного расчетов.
Разработка системы моделирования работы стальных колонн при их расчете в прямой и обратной задаче.
Диалоговое взаимодействие
исследователей-пользователей с объектной САПР.
- Реализация оптимизационной задачи
конструктивного решения металлических
колонн по критериям качества.
Анализ развития и нынешнего состояния автоматизированных средств
Математические модели и методы программной
реализации
Разработка концептуальных основ создания автоматизированной системы проектирования колонн
Разработка специального математического обеспечения
Разработка архитектуры и программного средства САПР колонн
Получение результатов и создание
методологии, математического
обеспечения и программного средства интегрированной САПР колонн.
Апробация САПР при проектировании и реконструкции колонн
Рис. 1. Методологическая схема исследования
состояния стоек при проектировании и усилении с использованием минимально необходимой исходной информации, отображающей изменения расчётной схемы, полей силовых воздействий, физико-механических свойств материала и другие изменения.
-
Создана база данных нормативной, директивной, справочной и другой информации, которая взаимосвязана с расчётно-проектировочным комплексом в автоматическом или автоматизированном режиме с целью гибкого варьирования результирующей информации и получения окончательного проекта.
-
За счет оптимизации отдельных частей стальных колонн достигнуто снижение массы металла до 8-12%.
Практическая полезность работы заключается в разработке структуры и схемы информационного взаимодействия модулей САПР колонн, обеспечивающих снижение трудоемкости подготовки исходной информации с поиском оптимального проекта колонны и ее частей как в интегральной, так и в дифференциальной схеме проектирования.
Достоверность научных результатов подтверждается решением тестовых задач и сравнением результатов расчета стоек по разработанной системе с результатами расчетов по другим системам.
Апробация, публикации и использование полученных результатов. Основные положения работы доложены и получили одобрение на международной научно-технической конференции в БГИТА в 1998 году и опубликованы в пяти статьях. Система апробирована при проведении исследований несущей способности колонн промзданий на ОАО БМЗ (г.Брянск), ОАО Анод (г.Дятьково) и др. Система используется в учебном процессе при выполнении лабораторных работ по САПР, в курсовом и дипломном проектировании.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа
изложена на 146 страницах, содержит 87 страниц машинописного текста, 73 рисунка и 5 таблиц.
