ТИМ: работа с материалами и конструкциями при информационном моделировании дорог в КРЕДО

Русская Промышленная Компания информирует о новым функционале ТИМ от КРЕДО-ДИАЛОГ.

Кому может быть интересна данная статья: проектировщики, изыскатели, строители.

Из этой публикации Вы узнаете про:

• о формировании информационной модели объекта,
• материалы КРЕДО,
• работу с материалами и грунтами на этапе изысканий,
• материалы и грунты при проектировании,
• расчеты конструкций дорожного полотна автомобильных дорог,
• расчеты конструкций земляного полотна и оснований автомобильных дорог,
• применение материалов в Информационной модели дорог (ИМД) КРЕДО.

Основные доработки:

1. работа с Инженерной Цифровой Моделью Местности;
2. модель Существующей Дороги;
3. улучшили возможности при формировании объёмной геологической модели;
4. автоматизированные расчеты конструкций;
5. полноценная твердотельная 3D-модель;
6. широкий функционал существующих библиотек;
7. формирование единой Сводной модели проекта;
8. загрузка дополнительных внешних 3D-моделей из файлов форматов IFC, OBJ и 3DS;
9. назначение сметных свойств из АВС любым твёрдым телам.

Вступление

Любые инженерные сооружения создаются из разных материалов с разными свойствами и параметрами. Так и автомобильные дороги состоят из разного рода материалов, сконструированных в соответствии с возложенными на них задачами. В процессе расчета и формирования несущей конструкции дорожного полотна, которая будет воспринимать основную нагрузку от транспорта и распределять ее далее на конструкцию земляного полотна, в зависимости от условий местности и климата, инженеры-проектировщики должны учитывать ее различные характеристики: водопропускную способность, морозозащитные свойства, стоимость и т. д. Аналогично подбирают материалы и для разнообразных элементов дороги: объектов обустройства, укреплений, коммуникаций, искусственных сооружений и т. д. Долговечность и прочность будущих сооружений во многом зависит от правильно подобранных материалов, а также рассчитанных для них геометрических параметров и характеристик.

Материалы в КРЕДО

Работа инженеров с материалами, грунтами, почвами начинается с инженерно-геодезических и геологических изысканий при формировании Инженерной Цифровой Модели Местности (ИЦММ), на которой впоследствии будет располагаться проектируемая автомобильная дорога. Продолжается такая работа на протяжении всех процессов проектирования, строительства и эксплуатации.

В программном комплексе КРЕДО для проектирования автомобильных дорог существует целый ряд полнофункциональных алгоритмов для автоматизированного расчета конструкций разных элементов дорог, обеспечивающих решение различных задач и соблюдения необходимых нормативных требований. Кроме того, инженерам доступны библиотеки и инструменты для индивидуального назначения разных материалов любым линейным, точечным и площадным объектам, а также редакторы для создания и редактирования самих материалов и их характеристик.

Работа с материалами и грунтами на этапе изысканий

При выполнении инженерных изысканий и формировании ИЦММ в комплексе КРЕДО основной задачей для специалистов является описание существующей поверхности земли, элементов растительности, почвенно-растительного слоя, геологического строения, а также существующих инженерных сооружений: автомобильные дороги, мосты, трубы – с указанием почв, грунтов и материалов, из которых они сформированы, и их характеристик.

Система КРЕДО ГЕОЛОГИЯ позволяет сформировать объемную геологическую модель местности инженерного назначения на основе геологической легенды, которая представляет собой список выделенных инженерно-геологических слоев – совокупности объектов геологического классификатора, описывающих стратиграфические, генетические, литологические и другие общие свойства геологических слоев. Помимо этого, слой легенды может содержать краткое наименование, номер ИГЭ, геологический индекс и множество других характеристик.

Для более эффективного и точного решения задач ремонта и реконструкции существующих дорог появилась необходимость в получении данных не только по их элементам и геометрическим параметрам, но и по фактическим характеристикам их конструктивных слоев. Для этих целей разработана уникальная на сегодняшний день технология формирования твердотельной модели существующей дороги на основе данных кернов, проб, шурфов, данных георадарного обследования и лазерного сканирования. Для удобства работы имеется встроенная библиотека геологических данных различных типов, библиотеки линий, штриховок, шаблонов чертежей и ведомостей в соответствии с действующими нормативными документами и возможностью формирования собственной базы геологических данных.

Материалы и грунты при проектировании

Если на этапе изысканий, при описании существующей местности и объектов, важно наличие инструментов, позволяющих назначать разные типы материалов с описанием их состояния и других характеристик, то на этапе проектирования, кроме назначения самих материалов и расчета их характеристик, очень важно иметь возможность полноценного учета существующих грунтов и материалов и их свойств в решении различных инженерных задач и автоматизированных расчетов.

Расчеты конструкций дорожного полотна автомобильных дорог

Для проектирования дорожных одежд на вновь сооружаемых дорогах, на новых участках реконструируемых дорог, при усилении существующих дорожных одежд, при проектировании улиц населенных пунктов, при разработке каталогов и альбомов типовых решений по конструкциям дорожных одежд на дорогах общей сети применяется функционал КРЕДО РАДОН.

Основные возможности:

• Автоматизированные расчеты конструкций обеспечивают проектировщику высокую скорость работы и точность результатов.
• Поставляются базы автомобилей и материалов, созданные по стандартам РФ и других стран СНГ.
• Наличие разнообразных библиотек позволяет решать широкий спектр задач по назначению состава движения и конструированию дорожных одежд.
• Библиотеки по данным ПНСТ 371-2019, ПНСТ 541-2021 и ПНСТ 542-2021 позволяют учитывать современные    транспортные средства в составе движения и дорожно-строительные материалы в конструкциях дорожных одежд автомобильных дорог общего пользования и улиц населенных пунктов.
• Библиотеки являются универсальными, а их данные доступны для выбора практически для всех методик расчета. При необходимости библиотеки можно пополнять новыми автомобилями, материалами для любых слоев конструкции дорожной одежды.
• Применение геосинтетических материалов в конструкциях нежестких дорожных одежд позволяет вывести проектирование дорожных одежд на более современный уровень. В состав базы материалов входят библиотеки геосинтетических материалов разных производителей: ООО «НПО Славрос», ООО «Торговый Дом РГК», ООО «СТЕКЛОНиТ Менеджмент», ООО «Гекса – нетканые материалы», ООО «СЕТТКА», ООО «Махина-ТСТ», ООО «РЕКСТРОМ-К», ООО «СИБУР ГЕОСИНТ», ООО «МИАКОМ СПб», ООО ВЗТМ, ООО «УЛЬ-ТРАСТАБ», ООО «Тератекс», ГК «GeoSM», ООО «Руснеосинт». Перечень производителей и материалов постоянно дополняется и расширяется.

Расчеты конструкций земляного полотна и оснований автомобильных дорог

Задачи анализа устойчивости земляного полотна при проектировании оснований зданий и сооружений, а также автомобильных дорог решаются в программе КРЕДО ГЕОТЕХНИКА.

Основные возможности:

• Поставляется начальная база из песчаных и пылевато-глинистых грунтов, которую можно дополнять новыми грунтами и уточнять их физико-механические характеристики.
• Метод определения параметров добавляемого грунта устанавливается в соответствии с полнотой исходных данных и в зависимости от способа их получения. По лабораторным испытаниям – расчетные параметры грунтов принимаются на основе статистической обработки результатов лабораторных испытаний. Метод рекомендуется при обследовании существующих насыпей и выемок. Это самый надежный метод, например, для реконструкции или для детального проектирования земляного полотна в сложных грунтово-геологических условиях.
• При создании грунта пользователя по лабораторным испытаниям реализована возможность задания всех физико-механических характеристик грунта без перерасчета и с возможностью редактирования.
• Минимум данных – расчетные параметры прочности грунтов принимаются по литературным и справочным источникам. Метод рекомендуется для предварительных оценок устойчивости откосов выемок и насыпей при недостаточности данных.
• Добавленные грунты можно экспортировать в отдельный файл для последующего использования в других проектах.
• Расчет устойчивости насыпи, в том числе насыпи на слабом основании с использованием армирующих прослоек из геосинтетических материалов по расчетным схемам и формулам в соответствии с ОДМ 218.5.003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог. ФДА (РОСАВТОДОР), Москва 2010».

В зависимости от местоположения геосинтетических материалов выполняются расчеты в соответствии с разделами: для армоэлементов в насыпи, на слабом основании при расчете дефицита удерживающих сил основания и для обеспечения устойчивости на откосах:

• расчет параметров равноустойчивого откоса по методу Н.Н. Маслова;
• расчет устойчивости подтопленной насыпи;
• расчет с учетом сейсмического воздействия;
• расчет местной устойчивости откосов земляного полотна.

Применение материалов в Информационной модели дорог (ИМД) КРЕДО

Данные расчетов конструкций дорожного и земляного полотна добавляются в общую библиотеку и применяются при формировании полноценной твердотельной ИМД в КРЕДО ДОРОГИ.

ИМД состоит из множества взаимосвязанных элементов, описывающих физические составные части автомобильной дороги. Это полноценная твердотельная 3D-модель, детально описывающая конструктивное решение. При этом детализация проектной модели такова, что позволяет получить поверхности и твердые тела всех конструктивных элементов дорожной одежды и земляного полотна, делая возможным использование модели на этапе строительства.

Данные в модели представлены не только в традиционных проекциях – план, продольный и поперечный профили, но и в виде взаимоувязанной совокупности 3D-тел, каждое из которых имеет связь с параметрической моделью и позволяет быстро переходить от визуальной оценки принятых решений к их редактированию. Модель формируется в несколько этапов путем «навешивания» различных конструктивных элементов на своеобразный «каркас», образуемый пространственным положением трассы, дорожными полосами, конструкциями дорожной одежды, земляного полотна и откосов. Материалы и конструкции в КРЕДО задаются для любых объектов. Линейные объекты могут формироваться на основе сечений с указанием материалов.

Модель Существующей Дороги

Здесь обязательно необходимо выделить особые преимущества комплекса КРЕДО, даже название которого расшифровывается как Капитальный Ремонт Дорожных Одежд, – уникальная на сегодняшний день технология создания и учета детальной твердотельной Модели Существующей Дороги, которая позволяет на порядок повысить точность расчета объемов работ и материалов с учетом быстрого поиска оптимального варианта. Автоматизированное проектирование мероприятий ремонта и реконструкции: разборка, фрезерование и уширение с делением по материалам, снятие почвенно-растительного слоя с делением по грунтам.

Модель элементов обустройства и ОДД

Для формирования элементов ОДД и обустройства предусмотрена автоматическая расстановка технических средств организации дорожного движения на дороге по действующим нормативным требованиям с возможностью создания произвольных наборов правил для воплощения индивидуальных инженерных решений.

Модель инженерных сетей

Пользователь получает возможность комплексного моделирования коммуникаций при помощи новых стилей, в которых используются линейные тематические объекты с добавлением узловых точечных объектов, типа: опор, колодцев и т. п.

Модель водоотводных сооружений

При проектировании водоотвода и водосбросов для каждого конструктивного элемента, а также для оснований и укреплений задаются материалы и слои конструкции. Например, можно выбрать и задать материалы для монолитных участков, лотков, упоров, растекателей, слои и послойные конструкции подготовки под устройство лотков, гасителей и т. д. Разные конструкции можно задавать на разных участках одного элемента, например, участок из монолитного бетона и участок из сборных железобетонных блоков. В частности, моделирование и автоматизированное проектирование водопропускных труб на автомобильных дорогах и выпуск необходимых чертежей и ведомостей.

Модель искусственных сооружений

Кроме выполнения самих расчетов стоков дождевых паводков и талых вод, расчетов водоотводных устройств на автодорогах, определения пропускной способности труб и малых мостов, автоматизации обработки гидрологических данных по морфостворам рек, разработаны возможности параметрического моделирования труб, конусов, мостов и путепроводов.

Модель зданий и сооружений

Реализованы возможности для решения разнообразных задач проектирования любых площадных объектов, начиная с простейших зданий и сооружений, заканчивая проектированием сложных промышленных и городских территорий. Реализованы возможности проработки вариантов по горизонтальной и вертикальной планировке, расчету объемов работ даже с учетом осадки, геологии и других данных. Для проектирования карьеров существует специализированная упрощенная технология работы.

1. Библиотеки комплекса

КРЕДО Редактор Конструкций предназначен для создания и редактирования послойной конструкции площадных объектов, так называемых слоев конструкции. В проектировании дорог редактор служит также для создания типовых конструкций дорожной одежды (КДО), а при редактировании параметров объекта дополнительно можно задать индивидуальную конструкцию.

Редактор Материалов предназначен для создания и редактирования материалов для сечений ЛТО, конструктивных слоев ПТО, а также материалов, которые используются в конструкции водопропускных труб и в проектах дорог. В редакторе хранятся настройки визуализации объектов в основных проекциях – план, сечение и 3D-вид. Материалы, часто используемые в проектах и расчетах, поставляются с системами КРЕДО III.

Редактор Текстур предназначен для создания библиотеки текстур, использующихся для отображения объектов ситуации в 3D и редактирования их параметров.

Редактор Сечений предназначен для создания и редактирования сечений линейных объектов различной геометрии, которые могут состоять из одного или нескольких контуров, заполняемых разными материалами. При помощи назначенных сечений можно получить 3D-тела. Материалы, которыми заполняются контуры сечений, определяют отображение тел в различных проекциях. Предусмотрено создание полых 3D-тел произвольного сечения. Для этого внутреннему контуру произвольного сечения необходимо оставить значение «Не определено» в поле параметра «Материал».

Редактор Классификатора – это отдельное приложение к комплексу программных продуктов КРЕДО III, с помощью которого создается и наполняется классификатор тематических объектов (ТО) и служит для создания и редактирования точечных (ТТО), линейных (ЛТО) и площадных (ПТО) тематических объектов, при помощи которых выполняется создание цифровой модели ситуации, проектирование объектов промышленного и гражданского строительства и других видов работ. Классификатор имеет иерархическую структуру и содержит информацию обо всех тематических объектах.

2. Атрибуты материалов

Редакторы позволяют создавать и редактировать семантическое наполнение, отображение и информационные блоки (например, характеристики водотоков, подписи скважин, тип материала) в соответствии с масштабом генерализации. Свойства и характеристики могут быть информационными, расчетными, в том числе по индивидуальным формулам пользователя, а также являться полноценными параметрами для формирования самого объекта.

3. Стоимость материалов

После создания информационной модели дороги КРЕДО любым твердым телам могут быть назначены сметные свойства из справочников и сборников сметнорасчетного комплекса АВС либо данные предварительной локальной сметы на материал, продолжительность работ по устройству, код Классификатора строительной информации и другие параметры.

4. Сводная модель

Формирование единой Сводной модели проекта в комплексе КРЕДО выполняется путем автоматизированной «врезки» проектной модели в комплексную модель инженерных изысканий, а также загрузки дополнительных внешних 3D-моделей из файлов форматов IFC, OBJ и 3DS, например конструкций искусственных сооружений, индивидуальных объектов обустройства и других специальных инженерных сооружений.

Для формирования строительной модели с взаимосвязанными графическими и атрибутивными данными комплекс КРЕДО предоставляет пользователям широкий набор инструментов, включая задачи по распределению земляных масс транспортной сети проектируемых линейных объектов, позволяющих выполнять оптимизацию процессов перемещения грунта вплоть до применения сценариев, обеспечивающих технологичность реализации работ на стройке, с учетом передачи моделей в системы 3D-управления строительными машинами и механизмами.

5. Экспорт ИМД КРЕДО в IFC

При экспорте ИМД в файлы формата IFC КРЕДО сохраняет все заданные свойства и параметры, включая вложения и привязанные 3D-модели.

Автор Каредин Владимир, специалист компании КРЕДО (инженер-дорожник)