Проектирование металлоконструкций в КОМПАС-ГРАФИК

Владимир Панченко

Опубликовано: "САПР и Графика" N 2, 2000

При проектировании различных сооружений очень часто возникает задача разработки несущего каркаса из стального проката. До настоящего момента специализированные приложения для КОМПАС-ГРАФИК 5 позволяли в лучшем случае отрисовать поперечное сечение профиля. Этого было недостаточно для полноценной работы при проектировании металлоконструкций.

Библиотека "Проектирование металлоконструкций"  — новый продукт в семействе КОМПАС 5. Она предназначена для автоматизации работы инженера при проектировании стальных конструкций из стандартного профильного проката. Библиотека является приложением к базовому продукту АСКОН – КОМПАС-ГРАФИК 5.х и позволяет быстро и качественно выполнять проекты средней сложности.

Библиотека может быть использована для проектирования во всех областях применения стальных конструкций (промышленное строительство, проектирование мостов, технологические конструкции и многое другое). По спроектированной средствами библиотеки конструкции автоматизировано создаются рабочие чертежи и другие необходимые документы марки КМ и КМД. Проектируемая конструкция в любой момент времени может быть проверена на наличие ошибок. Работа с библиотекой полностью соответствует этапам традиционного проектирования металлоконструкций — от геометрической схемы к рабочей документации.

На начальном этапе проектирования создается геометрическая схема конструкции. На этом этапе проектировщик может использовать мощные возможности базового продукта (если речь идет о проектировании новой конструкции полностью) или воспользоваться предоставляемыми КОМПАС-ГРАФИК возможностями импорта из других систем (если расчет конструкции выполняется специализированными проектными организациями, использующими расчетно-графические пакеты).

Рис. 1. Геометрическая схема проектируемой конструкции.

Помимо возможностей базового продукта, проектировщик может воспользоваться библиотечными функциями построения геометрической схемы, особенно при проектировании различных вертикальных конструкций (опор, подставок и т.д.). Геометрия подобных конструкций строится путем добавления различных вариантов сегментов при заданных размерах верхнего и нижнего оснований конструкции.

Рис. 2. Формирование исходной геометрической схемы из сегментов.

Формирование профилей

На следующем этапе проектировщик на основе геометрической схемы добавляет в конструкцию несущие элементы – профили.

Ввод профиля в конструкцию выполняется простым указанием соответствующего элемента исходной геометрической схемы и заданием параметров получаемой детали. База для формирования профиля — отрезок (риска). На основе длины и координат концевых точек этого отрезка, а также указанных пользователем параметров (номер профиля, толщина полки, размер от обушка профиля до риски, отображение полки) формируется макрообъект одной из проекций детали. Управление проекциями профиля позволяет создавать в рабочем чертеже детали необходимое количество видов.

Библиотека позволяет работать со всеми основными типами фасонного проката (уголки равнополочные и неравнополочные, швеллеры, двутавры). Выбор профиля может производиться по конструктивным критериям – ширине, толщине полки или их сочетаниям. Ввод числа в одно из полей или в комбинацию полей формирует запрос к базе данных, по которому выбираются возможные тип профиля и типоразмеры с учетом указанного типа профиля.

Рис. 3. Выбор типа профиля.

Что касается конструкции детали, то здесь проектировщик может управлять разметкой риски профиля и, при необходимости, выполнять в профиле скосы и вырубы необходимых размеров. Для правильного определения необходимого торца профиля они пронумерованы.

Рис. 4. Ввод элемента конструкции.

Формирование узлов

Библиотека позволяет сформировать все основные типы соединений профилей, начиная от простых одноболтовых соединений и заканчивая различными типами фасонок.

Для формирования соединения профилей необходимо выбрать тип соединения из меню и указать точку размещения соединения в геометрической схеме (например, простое соединение). Узел может связывать несколько профилей, имеющих одну общую точку. Эта общая точка исходной геометрии и является точкой вставки соединения.

При формировании узла в общей точке профилей создается отверстие под соединительный болт. Длина болта подбирается с учетом толщины соединяемого пакета.

Проектировщик, назначая соответствующие параметры, изменяет исходные профили и получает полностью законченную конструкцию данного соединения.

Рис. 5. Ввод простого соединения.

Еще один пример одноболтового соединения – крестовое соединение. Узел может соединять несколько профилей в различных сочетаниях. При пересечении полок соединяемых профилей имеется возможность выполнить в одном из профилей выруб полки.

Рис. 6. Ввод крестового соединения.

В процессе проектирования нередко возникает проблема, когда длина отрезка исходной геометрии превышает длину имеющегося на предприятии проката. В данном случае проектировщику необходимо получить необходимую конструкцию, соединяя несколько профилей встык. Для этого в библиотеке предусмотрено формирование стыкового соединения. Такое соединение позволяет получить конструкцию, соединяющую два профиля с заданным зазором в стыке и с заданными параметрами соединяющих деталей, накладок и стыкового уголка.

Рис 7. Стыковое соединение

Кроме простых одноболтовых соединений библиотека позволяет формировать в конструкции сложные соединения – фасонки. Для формирования такого типа узла необходимо предварительно определить контур, ограничивающий соединяющую деталь, собственно фасонку.

Рис 8. Фасонка

Контроль конструкции

В процессе формирования узлов библиотека отслеживает и проверяет правильность получаемой геометрии. Проверяются следующие параметры:

• минимальное расстояние от центров отверстий до кромок профиля и фасонок
• пересечение полок профилей с учетом радиуса внутреннего закругления профиля
• возможность размещения на полке шайбы выбранного диаметра и наличие в ГОСТе болта необходимой длины, обеспечивающего стягивание получаемого в соединении пакета.

При нарушении данных условий библиотека выдает проектировщику соответствующие предупреждения.

Кроме контроля геометрии соединений, имеется возможность проверки профиля на прочность как центрально сжатого (растянутого) стержня. Расчет на прочность выполняется по геометрическим данным сечения профиля, с учетом гибкости на наибольшем пролете. Под пролетом понимается расстояние между соседними соединениями профилей. Допускаемые напряжения задаются в соответствии с материалом профиля. Нагружающее усилие задается при формировании соответствующего профиля.

В любой момент работы над конструкцией проектировщик имеет возможность проверить всю конструкцию на наличие ошибок, вызвав библиотечную функцию "Проверить конструкцию". По завершению проверки конструкции формируется список ошибочных элементов. При перемещении по этому списку подсвечиваются элементы, вызывающие указанную ошибку. Это позволяет достаточно быстро найти элемент в проекте и внести необходимые изменения, даже если элементов в проектируемой конструкции очень много.

Рис.9. Результат проверки конструкции на наличие ошибок

Подготовка рабочей документации

Разработав конструкцию в целом, проектировщик переходит к деталированию ее элементов. Деталировочные чертежи профилей и элементов узлов получаются автоматически — достаточно указать необходимый элемент конструкции. Для отрисовки отверстий на деталировочных чертежах в библиотеке принято символьное обозначение. Для каждого размера отверстия предусматривается свой условный знак. Все условные знаки собраны в стандартную библиотеку фрагментов КОМПАС-ГРАФИК, и при необходимости обозначения могут быть настроены на систему знаков, принятых на конкретном предприятии- пользователе.

Для генерации обозначений вновь создаваемых документов необходимо задать общее обозначение проекта. Для этого в библиотеке имеется модуль "Общие данные проекта".

Рис.10. Деталировочный чертеж профиля.

Кроме деталировочных чертежей, необходимо создать сборочный чертеж конструкции. Достаточно простая на первый взгляд задача для крупногабаритных конструкций приводит к очень большим сложностям. Простое масштабирование изображения позволяет вписать изображение в заданный формат. Однако при этом масштабируются все элементы конструкции, в том числе и мелкие по отношению к общему габариту конструкции. В результате все изображения полок профилей сливаются в одну линию, а отверстия превращаются в точки. Для того, чтобы избежать указанных проблем, в библиотеке предусмотрен модуль формирования сборочного чертежа. В этом случае проектировщик может задать различные коэффициенты масштабирования для различных элементов конструкции и получить нормальное, легко читаемое на бумаге, изображение.

Помимо рабочих чертежей на конструкцию, библиотека позволяет получить и другие необходимые документы:

• Ведомость отправочных марок;
• Ведомость метизов;
• Ведомость металла.

Замена профиля

Необходимость замены профиля в разработанной конструкции возникает на этапе передачи этой конструкции в производство. Даже незначительное изменение полки профиля требует полной проверки конструкции, а при большом количестве соединений это выливается в достаточно трудоемкую задачу. Кроме того, после проработки всех изменений в конструкции придется вносить изменения в большое количество чертежей. Все эти работы легко и в полном объеме выполняются средствами библиотеки. Модуль "Замена профилей" проводит анализ текущей конструкции и подготавливает список типоразмеров профилей, которые были применены в данной конструкции. Проектировщик выбирает необходимый типоразмер и указывает, на какой его нужно заменить.

Рис.11. Замена профилей.

После этого необходимо выполнить контроль конструкции и получить список возникших в результате замены ошибок. Далее, исходя из конструкционных и производственных соображений, проектировщик принимает решение о возможности данной замены. Если замена принимается, он устраняет путем редактирования элементов все ошибки и формирует новую рабочую документацию с учетом проведенных изменений.

Таким образом, на основе КОМПАС-ГРАФИК и библиотеки может быть организована работа с каталогом готовых конструкций. Все конструкции, разработанные при помощи библиотеки, собираются в общий каталог, а заказчику предлагается сделать выбор из уже существующих вариантов. После выбора проверяется наличие необходимых материалов в производстве на текущий момент времени, при необходимости выполняется замена и формируется рабочая документация.

В заключение отметим, что библиотека позволяет получать рабочие чертежи не только поэлементно, но и сразу для всех элементов конструкции.