Автоматизация представления исходных данных в расчете и исследовании фермы

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ В РАСЧЕТЕ И ИССЛЕДОВАНИИ ФЕРМЫ

Разработаны методы и алгоритмы формализации расчетной схемы для широкого класса ферм с различными видами решеток, очертанием поясов, загруженных постоянной, длительной и рядом групп кратковременных нагрузок. Представлены методы, позволяющие значительно сократить объем работ по подготовке исходной информации.

В настоящее время от 50 до 70% затрат при работе с автоматизированными системами в строительстве связаны с подготовкой исходной информации. При этом эффективность САПР во многом зависит от качества исходной и выдаваемой для принятия решения информации; ее точности, объективности, надежности, экономичности, избыточности.

Освоенный в последние десятилетия опыт применения ЭВМ в строительстве показал, что простые САПР существенно искажают реальные параметры строительных конструкций, а сложные - громоздки, дороги, не учитывают в системе в полной мере человека. Поэтому к САПР возникают требования учета большого числа факторов и ограничений, минимизации объема исходной информации, сокращение трудозатрат на ее подготовку и ввод в ЭВМ, непосредственного участия в работе системы конструкторов. Таким требованиям удовлетворяют получающие в последнее время широкое применение интерактивные системы общения человека и ЭВМ. Взаимодействие человека и машины в реальном масштабе времени обеспечивается непрерывный диалог между ними и «совместное» принятие решений.

Интерактивно-графические методы желательно использовать на ранних стадиях проектирования, так как в это время предопределяется, по оценкам специалистов, более 70% стоимости всего проекта и допущенные при этом ошибки на последующих стадиях практически не устранимы. Использование интерактивно-графических систем позволит человеку при выработке конструктивных решений вести "разговор" с ЭВМ на естественном (для человека) языке информационных структур. Применение интерактивно графического принципа при создании САПР позволяет в автоматическом режиме формализовать определенного класса задачи и резко расширить круг проблем, решаемых с помощью ЭВМ [1].

Значительная доля трудоемкости при работе с САПР приходится на подготовку и ввод в ЭВМ необходимой информации. Кроме того, при вводе этой информации в ПЭВМ обычными способами очень часто допускаются неточности, механические ошибки и опечатки. В этой связи при разработке САПР необходимо стремиться к уменьшению объема и упрощению представляемых исходных данных. Например, для ферм с регулярной структурой вводятся всего шесть-семь параметров (причем почти для любой фермы, вне зависимости от её пролета, количества узлов или стержней): тип и количество панелей фермы, начальную высоту панелей, ее уклон и длину, а также расположение оси симметрии (если она есть). Всю остальную работу по преобразованию исходной информации во входную берет на себя компьютер. Для систем с нерегулярной структурой предусматривается графический ввод информации, или же ввод информации в обычном режиме.

На каждом из этапов расчета оперируют набором структурированных данных, являющихся частью общей информации об объекте. В этой связи представляет определенный интерес концепция построения информационной модели процесса расчета и проектирования. Информацию о исследуемом объекте будем подразделять на исходную, входную, промежуточную и результирующую [2].

Исходная информация вводится в ЭВМ и представляет собой совокупность характеристик, отражающих свойства и особенности исследуемого объекта, что позволяет получить единственное или ограниченное множество проектных решений; информация должна быть структурирована в виде перечня таблиц или документов и содержать необходимые данные, обеспечивающие получение результата. Специфика исходной информации в том, что её подготавливает пользователь программного комплекса.

Входная информация вторична по отношению к исходной информации. Входная информация является результатом обработки исходной информации. Под обработкой в данном случае понимается развертывание, трансформация и переиндексация данных.

Под промежуточной будем понимать информацию, являющуюся связующей между алгоритмами и расчетными блоками, реализующими отдельные этапы расчета, и имеющую определенное внутримашинное представление.

Определим безусловно необходимую информацию, то есть информацию необходимую для проведения непосредственно расчетов. Количество безусловно необходимой информации должно в полной мере отражать предмет расчета и так, чтобы результат расчета был единственным [2].

Представленные алгоритмы применимы для целого ряда ферм: с перекрестной решеткой, с треугольной решеткой, с треугольной решеткой с дополнительными стойками и без стоек и др. Проанализируем процесс генерации исходной информации на примере ферм с раскосной решеткой.

Рассмотрим более подробно панели фермы с вышеуказанным типом решетки. Таких панелей может быть два вида: с нисходящим раскосом и восходящим. Каждая панель характеризуется длиной, высотой, уклоном. Ферма состоит из нескольких однотипных или разнотипных панелей.

Сформулируем задачу: найти формализованную модель для ферм с раскосной решеткой с целью автоматизированного представления входной информации, формирования в автоматическом режиме таблиц «Узлы», «Стержни», «Нагрузки» опираясь на исходную информацию.

Перечислим особенности ферм с раскосным типом решетки:

Фермы симметричные, количество панелей четное.

Слева и справа формирование фермы будет производиться зеркальным отражением одной части на вторую относительно оси симметрии.

Ось симметрии может проходить как по стойке, так и без нее.

Возможен вариант образования фермы - раскосный несимметричный с произвольным количеством панелей (см. рис. 1). В этом случае при формализации расчетной системы выпадает крайняя правая стойка, информация о которой автоматически генерируется программой. Нумерация узлов принимается слева направо и сверху вниз (см. рис. 1). Первая панель формализуется отдельно, т.к. это единственная панель, которой принадлежит четыре узла, тогда как всем остальным по два. Стержни нумеруются с нижнего, далее по часовой стрелке.

Возможен вариант фермы h0=0. Тогда в первой панели выпадает один узел и два стержня. В этом случае формализация фермы происходит обычным порядком, но затем выполняется переиндексация узлов и стержней.

Рисунок 1 - Тип несимметричной Рисунок 2 - Формализованное фермы представление j-й панели

Рисунок 3-Формализованное представление фермы при h0=0 а) до переиндексации, б) после переиндексации

Нагрузки принимаются:

Постоянная с интенсивностью q„ (прикладывается вертикально к верхним узлам; крайним - q„-d/2, ко всем другим - q„ d.

Длительная с интенсивностью qd (принимается аналогично).

Кратковременная:

а) Снеговая в 3-х комбинациях: на всем пролете, на половине пролета слева, на половине пролета справа.

б) От опорных моментов в 4-х комбинациях (расклад-ся на пару сил). Представленная выше методика, позволяет существенно упростить ввод

информации в ПЭВМ и охватывает достаточно широкий класс существующих в реальной практике ферм. Однако существует целый ряд разновидностей ферм, для которых применение этой методики представляется проблематичным (двускатные несимметричные фермы, фермы с различными уклонами, фермы с различными типами панелей, фермы с криволинейным очертанием поясов и др). В таких случаях предполагается использование системы графического ввода исходной информации [3].

Список литературы

Кренкель, Т.Э. Персональные ЭВМ в инженерной практике. [Текст]/ Т.Э Кренкель, А.Г. Коган, А.М. Тараторин - М.: Радио и связь, 1989. - 335 с.

Гусаков, А.А. Системотехника строительства. [Текст]/ А.А. Гусаков - М.: Фонд «Новое тысячелетие», 2002. - 768 с.

Кушнеренко, Н.Г. Проектирование диалоговых систем: нетрадиционный подход. [Текст]/ Н.Г. Кушнеренко, Д.В. Варсанофьев - М.: МГУ 1985. - 120 с.

УДК 697.1: 536.2

Количество показов: 600