Металл – материал, обладающий ценными физическими свойствами в виде высокой прочности, гибкости и пластичности, удобный в изготовлении из него разнообразных изделий, хорошо обрабатывается, при этом ремонтнопригоден.
Металл используется как элемент быта (автомобили, суда и т.д.), так и в изготовлении станков, и механизмов. Подчас несущие конструкции цехов, где это все непосредственно производится, тоже выполнены из металла.
В строительстве, для изготовления несущих конструктивных систем используется в основном низкоуглеродистая сталь – прочный, технологичный и прогнозируемый в своих свойствах материал, обладающий высокой несущей способностью. С использованием металлических конструкций возможно не только построить ангар или площадку обслуживания, но и перекрыть здание с большими пролетами без внутренних колонн – ангары, рынки, концертные залы, эллинги и стадионы.
В зависимости от задачи цикл разработки документации по проекту КМ может отличаться, но в среднем он выглядит так:
Процесс проектирования раздела КМ обычно начинается со сбора и обработки исходных данных – архитектурно строительных чертежей КМ для объекта нового строительства, результатов 3Д сканирования и обследования для объектов реконструкции, заданий смежных разделов (АР, ТХ и т.д.).
Для разных задач, поставленных в проекте, могут применяться разные конструктивные схемы и решения. Работа конструкторов заключается в том, чтобы не просто применить «подходящее» решение из сложившейся практики, ранее использовавшихся вариантов, типового альбома, а сделать то, что действительно целесообразно, выгодно, безопасно, эффективно, исходя из актуального задания, условий и особенностей конкретного проекта.
В нашей компании в зависимости от сложности объекта над этим этапом могут работать от одного инженера до целый команды во главе с Главным конструктором.
На этом этапе проекта металлоконструкций можно учесть пожелания Заказчика – при долгосрочном сотрудничестве с заказчиком и строительными компаниями мы разрабатываем документацию, принимая во внимание особенности производственной культуры наших клиентов: от учета возможностей в изготовлении конструктивных элементов, технологии и особенностей монтажа, вплоть до учета складского остатка материалов т.е. частично или полностью используем в своих проектах сортамент, который уже закуплен или остался от других проектов.
Суть работы инженера: разработка пусть не оригинальных, но рациональных, оптимальных сточки зрения материальных затрат (расхода материалов) проектов. Весь комплект работ по внутренней оценке принятых в проекте решений заключается в их инженерном анализе, где прорабатывается весь комплекс требований к разрабатываемой конструкции: от объемно-планировочных решений, нормативных требований к конструктивным элементам ее образующим. Значительная их часть носит расчетный характер. Поэтому конструктивные схемы зданий и сооружений, большая часть составляющих их элементов требуют выполнения расчетов. Наличие грамотно и оптимально разработанной расчетной схемы и общее качество расчётов неотъемлемо влияют на безопасность и эффективность принятых конструктивных решений.
В рамках работы по консалтингу мы неоднократно встречались с некорректно составленными конструктивными схемами и соответственно проведенными расчетами сторонних организаций – отсутствие конструктивно необходимых стержней в схеме, ошибочно принятые расчетные длины элементов, узлы, не обеспечивающие требуемую работу заданной конструкции, и прочее. И если принятие сечений (материала) «с запасом» негативно влияет только на скорость и стоимость строительно-монтажных работ и экономическую сторону проекта в целом, то принципиальные инженерные ошибки, допущенные в проекте, могут стоить надежности и безопасности построенного здания или сооружения.
Проводиться анализ внешних воздействий, в рамках которого делается так называемый «сбор нагрузок»: определяются их вид и фактические величины. Вот так выглядит расчет металлоконструкций такого типа для кровли.
Помимо собственного веса, учитываются особенности климатических нагрузок.
Например, так выглядит схема «снегового мешка» – зоны повышенной снеговой нагрузки на открытые горизонтальные конструкции, связанная с тем, что ветер часто переносит больший объем снега к препятствиям и участкам с перепадом высоты.
Анализ работы балочной клетки проходит через сбор нагрузок на ее элементы может осуществляться через графоаналитический анализ «грузовых площадей» балок.
Собранная таким образом нагрузка преобразуется в расчетную схему работы для каждого типа балки для ее анализа и подбора сечения по расчету на первую и вторую группу предельных состояний (прочность и изгиб).
Расчет более сложной по структуре расчетной схемы проводиться с помощью автоматизированных комплексов для расчета конструкций, где создается расчетная схема будущей конструкции с ее геометрией и предварительно заданными сечениями, соответствующими проектируемой конструкции.
В расчетную схему вводятся уже «собранные» нагрузки на элементы схемы: собственный вес, вес ограждающих конструкций, ветровая нагрузка, снег, могут быть специальные нагрузки по заданиям смежных разделов.
Полученные расчетные сочетания усилий (РСУ) – это варианты сумм воздействий на рассчитываемую конструкцию, моделирующие возможные варианты напряженного состояния будущей конструкции. Они дают те предельные расчетные внутренние усилия, под которые идет подбор сечений. Также учитываются и факторы прочности, и факторы деформаций, которые тоже ограничиваются действующими нормативами. Вот так, например, выглядят полученные по расчету перемещения по вертикали.
После согласования эскизных решений, определения конструктивной схемы, ее анализа с выполнением расчетной части, следует основная часть проекта, как продукта – составляется графическая часть.
Обычно мы делим разработку рабочей документации на несколько промежуточных этапов – вначале разрабатываются чертежи общего вида: планы, разрезы, фасады, а уже после внутренних согласований, проводимых ведущим инженером проекта (главный конструктор, ГИП, главными специалистами по смежным разделам (АР, ВК, ЭО, ТХ и прочих), разрабатывается полный комплект документации, включая требуемые деталировки (узлы и нетиповые элементы).
Разработанная графическая часть проекта металлических конструкций
– это основной результат работы проектной организации, основными потребителями будут будущие монтажники, изготовители конструктивных элементов, поставщики оборудования и материалов.
Но для Заказчика, на начальном этапе реализации проекта, в первую очередь важны технико-экономические показатели и технические спецификации проекта. Они необходимы для того, чтобы можно было перейти от чертежей и моделей к выбору подрядчика, закупке и заказу материалов. На основании технических спецификаций составляется сметная документация, без которой невозможно взаимодействие Заказчика с будущими подрядчиками, проведение тендерных мероприятий. Именно важность этой работы требует качественного и скрупулёзно подсчета и перепроверки технических спецификаций в проекте.
Качество выполнения проектной и рабочей документации – это одно из базовых потребительских качеств выдаваемого проекта. Соответствие принятым требованиям, «читаемость» чертежей, удобство их использования – важны для тех, специалистов, что будут работать с комплектами проектной и рабочей документацией в процессе строительства. Изящные, красивые инженерные решения в проекте сильно смазывается бестолковой, безграмотной и плохо читаемой инженерной графикой рабочих чертежей. Мы боремся за оформление чертежей и всегда отстаиваем единый стиль наших чертежей, который соответствует всем стандартам оформления и подачи.
Стремительное развитие технологий BIM (Building Information Model – буквально строительная информационная модель) дает энтузиастам этого направления основания думать, что бумажная составляющая проектной деятельности уйдет в прошлое как архаичный атавизм. Останется информационная «бесчертежная» технология.
Но подобное отношение вызвано не понимаем того обстоятельства, что BIM – это не только и не сколько трехмерное моделирование будущего здания. Этот метод мы широко применяем в нашей работе. Он доказал свою эффективность. BIM – это прежде всего информационная среда (экосистема), связывающая проект, его реализацию и эксплуатацию сооружения. Это когда технически возможно отследить судьбу каждого узла, агрегата, трубы, болта или балки от условной «чертежной доски» до монтажа и эксплуатации с текущими ремонтами, заменами и демонтажом со списанием каждой единицы учета в системе BIM.
Подобная технология должна охватить всю строительную отрасль целиком, а не только проектировщиков и строителей, но и всех поставщиков, производителей оборудования и материалов, все службы, связанные с эксплуатацией зданий и сооружений. Это гигантский процесс общественного масштаба и его продвижение и внедрение займет долгие годы, если не десятилетия.
Поэтому толщина линий, размеры засечек на размерах, стандарт шрифта надписи все еще остаются актуальными вопросами.
Готовый комплект чертежей по каждому разделу обязательно проходит проверку главными специалистами, отделом главного конструктора, ГИПом и нормоконтроль и только после этого передается Заказчику.
