Системы автоматизированного проектирования

 

Процесс проектирования складывается из двух частей – творческой и технической. Творческий труд проектировщиков (до 30 % общих трудозатрат) в обозримом будущем вряд ли будет механизирован. Техническая часть труда связана с рутинными расчетами, составлением и размножением комплектов чертежей, определением экономичности намеченного решения и т.д.

Техническая часть труда проектировщиков вполне может быть облегчена за счет повышения оснащенности проектной организации компьютерной техникой и программным продуктом, множительной техникой, улучшения технологии проектирования, проведения организационных мероприятий. Одним из главных направлений технического прогресса в проектировании является внедрение систем автоматизированного проектирования (САПР) для выполнения проектных операций и процедур.

Диалог человека и автоматизированной системы при наличии в ней обширного банка информации, вычислительных, конструкторских, технологических и исследовательских программ позволяет моделировать проектируемый объект, выполняя, по существу, вычислительный эксперимент. Возникают условия для оценки влияния изменения исходных данных, конструктивных, организационных и технологических параметров при выборе наиболее удачных инженерных решений. При этом обеспечиваются:

· быстрота, наглядность и более высокая точность проектирования;

· возможность многошагового проектирования, оперативного перебора вариантов решения задачи, внесения изменений и исправления возможных ошибок;

· управление ходом решения задачи в критических зонах, где машина может зайти в тупик;

· немедленное получение на мониторе, а затем и на графопостроителе четкого чертежа объекта или его элементов.

Составными частями САПР являются подсистемы, которые подразделяют на проектирующие и обслуживающие.

Функциональная часть проектирующей подсистемы предназначена для выполнения проектных операций и процедур (например, проектирование профиля трассы железнодорожного, автодорожного, канализационного тоннеля или линии метрополитена; проектирование постоянной крепи (обделки); технологии проведения выработки, календарного графика строительства, определение его сметной стоимости и т.п.).

Обеспечивающая часть проектирующей подсистемы включает техническое, лингвистическое, программное, информационное, методическое и организационное обеспечение.

Техническое обеспечение – это многочисленные технические средства для САПР, которые организационно могут функционировать в виде малых и обширных вычислительных сетей.

Лингвистическое обеспечение – языки программирования, проектирования, а также языки графические, схемные, диалоговые, моделирования и т.п.

Информационное обеспечение содержит необходимые для проектирования нормативы, документы, справочные данные, типовые и индивидуальные проектные решения, словари, классификаторы т.п. Информационная база данных, вместе с системой управления ею, формирует банк данных. Ядром базы данных являются стандартные файлы (поименованные совокупности данных).

Методическое обеспечение состоит из нормативно-методи­ческих и прикладных материалов, описания циклов проектирования, типовых сочетаний программ, распределение функций между человеком и ЭВМ и пр.

Организационное обеспечение содержит документацию по структуре проектной организации и службы САПР, в задачи которой входят:

· эксплуатация и развитие подсистем и компонентов САПР, средств ее обеспечения;

· создание и внедрение баз данных своей организации, сохранение и восстановление информации на машинных носителях;

· подготовка и переподготовка специалистов-пользо­вателей САПР.

Для реализации отмеченных задач в проектных организациях обычно создают отдел автоматизированного проектирования и вычислительной техники.

Обслуживающие подсистемы САПР обеспечивают работоспособность проектирующих подсистем, например, подсистемы развития программного обеспечения.

Степень использования САПР в проектной организации может быть оценена, например, по стоимостному (К _С) или кадровому (К _N) параметрам:

К _С = С_САПР/С_общ; (2.23)

К _N =N_САПР/N_общ, (2.24)

где С_САПР и С_общ – стоимость проектных работ с применением САПР и их общая стоимость соответственно; N_САПР и N_общ – аналогичные численности проектировщиков.

Проектирование конструкций

Подземных сооружений

Общие положения

 

Конструкции подземных сооружений проектируют с учетом следующих факторов:

· назначения (размеров поперечного сечения, протяженности, срока службы, схем сопряжения с поверхностью земли и другими выработками);

· условий строительства (инженерно-геологических, гидро-геологических, климатических, географических, топографических);

· производственно-технического уровня строительства и эксплуатации ПС (прогрессивных конструкций, способов, средств и технологий выполнения работ);

· экономичности способов и средств строительства и эксплуатации;

· экологичности включения ПС в окружающую среду на стадиях строительства и эксплуатации в смысле недопущения сверхнормативных вредных влияний объекта по газовыделению, шуму, вибрации, производственных и бытовых стоков и т.п.

В состав конструкций ПС входят:

· обделка (постоянная крепь), взаимодействующая с окружающим массивом горных пород (грунтов) и обеспечивающая надлежащую прочность ПС и его безопасное состояние на стадиях строительства и эксплуатации;

· внутренние конструкции, обеспечивающие, преимущественно, эксплуатационные свойства ПС (ниши, камеры, водоотводные, вентиляционные и электротехнические устройства, верхнее строение пути или дорожное полотно в транспортных тоннелях, пассажирские платформы и подплатформенные конструкции станций метро и т.п.).

Следует предусматривать возможность существенного различия обделок ПС на протяженных участках при локальных значительных изменениях геологии, на сопряжениях с другими выработками и с поверхностью земли, а также при других обстоятельствах.

При проектировании конструкций и технологии возведения обделок также приходится учитывать упомянутые 5 факторов.

Назначение ПС требует от обделки обеспечения ряда функциональных свойств: надлежащих прочности, долговечности и надежности в течение проектного срока службы при необходимых размерах поперечного сечения по габаритам или пропускной способности.

Условия строительства требуют учета взаимодействия обделки с массивом пород в статическом и динамическом режимах, с грунтовыми водами разных составов и температур, с колебаниями температуры воздуха, а следовательно, придания обделке нескольких специфических качеств: водонепроницаемости, морозостойкости, антикоррозийности, сейсмостойкости и т.п.

Производственно-технические требования должны обеспечить возможность использования эффективных крепежных материалов, прогрессивных конструкций и высокопроизводительных, безопасных технологий их возведения, изготовления элементов и их транспортировки до забоя, а также усиления, ремонта и погашения (если это предусмотрено проектом или при возникновении аварийных ситуаций). Раздел проекта «Промышленная безопасность» подвергается специальной экспертизе, результаты которой рассматривают и утверждают в органах Госгортехнадзора.

Экономичность требует отыскания конструктивных и технологических решений по минимизации материальных, трудовых и денежных затрат на изготовление и возведение обделок и последующее их содержание.

Экологичность требует использования материалов, конструкций и способов производства работ, безопасных для здоровья людей (строителей, эксплуатационников, пассажиров, пешеходов, жителей близлежащих домов или населенных пунктов и т.п.), а также природной среды. Следует предусматривать изыскания и последующие наблюдения за наличием и возникновением в процессе строительства различного рода загрязнений в массиве пород (грунтов), в подземных выработках, на строительных площадках, во временных зданиях и сооружениях. Особое внимание следует уделять участкам подземных сооружений, располагаемых в зонах влияния различного рода могильников, свалок, кладбищ и т.п. объектов.

Требования к материалам обделок ПС

 

Материалы для обделок, их гидроизоляции, для внутренних конструкций, отделочные материалы должны соответствовать требованиям прочности, долговечности, пожарной безопасности, устойчивости к воздействию агрессивных факторов и микроорганизмов, не выделять токсичных соединений при строительстве и эксплуатации ПС. Гидроизоляция должна выдерживать без разрыва допускаемые проектом деформации обделок.

Изложенным требованиям в наибольшей мере соответствуют бетон и железобетон, применяемые в монолитных, сборных или сборно-монолитных сооружениях. Преимущественно используют тяжелые типы бетонов по ГОСТ 26633. Класс бетона для соответствующих конструкций рекомендуется [11, 19] принимать согласно табл.3.1. Проектные марки бетона и конструкций по морозостойкости в зонах знакопеременных температур должны соответствовать СНиП 52-01-2003 (Бетонные и железобетонные конструкции) для первого класса сооружений.

 

Таблица 3.1