7254

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Н.П. Сидоров

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лабораторным занятиям (включая рекомендации по организации

самостоятельной работы и выполнению графических работ)

по дисциплине. «Системы автоматизированного проектирования и расчета строительных конструкций» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 624:004

Сидоров Н.П. Системы автоматизированного проектирования и расчёта строительных конструкций. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / Н.П. Сидоров; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 21 с; ил. 1 электрон.

опт. диск (CD-RW)

Приведены рекомендации по подготовке к лабораторным занятиям по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования и расчёта строительных конструкций». Представлены рассматриваемые на занятиях темы, и основные положения по их освоению, как в теоретической части, формирующие составляющие компетенций знания, так и в практической частях, по выполнению графических работ, формирующих умения и владения. Также приводятся темы графических работ и контрольные вопросы итогового испытания на зачёте.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лабораторным занятиям по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности.

© Н.П. Сидоров, 2016 © ННГАСУ, 2016.

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины Б.1.62.01. Системы автоматизированного проектирования и расчёта строительных конструкций являются:

-изучение в теоретической части классификации существующих САПР, и их принципов функционирования, в том числе методов математического (компьютерного) моделирования.

-получение практических навыков расчёта и конструирования уникальных (гидротехнических) сооружений и экспериментально-исследовательской деятельности с использованием универсальных и специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированных проектирования, и использование их при подготовки данных в установленной форме для составлении обзоров, отчётов, научных и иных публикаций, подготовки проектной и рабочей технической документации, оформлении законченных проектных и конструкторских работ.

1.2Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Структура процесса проектирования Задачи и программа дисциплины. Основные термины и понятия САПР. Понятие проек-

тирования. Системный подход, уровни и стадии проектирования гидротехнических объектов. Информационное моделирование строительных объектов, BIM – технологии.

2. Виды систем автоматизированного проектирования и расчёта (САПР)

Подсистемы САПР. Обеспечение САПР. Разновидности САПР по приложениям и сфере применения, целевому назначению, масштабам, характеру базовой системы. Характеристики и функции CAE/CAD/CAM систем.

Интеграция и комплексность современных САПР. Роль САПР различных типов в проектировании гидротехнических объектов

3. Использование САПР архитектурно-строительного направления. AutoCAD (РГР 1). 5

AutoCAD: интерфейс; пользовательский профиль; системы координат; ввод точек и позиционирование при построении графических примитивов и редактировании; построение геометрических примитивов; редактирование геометрических примитивов; типы линий; стили текста; использование слоёв; простановка размеров и их стили; сканирование, обработка и перевод в векторный формат растрового изображения; компоновка чертежа гидротехнического сооружения в нескольких проекциях и масштабах; оформление чертежа и вывод на печать.

САПР архитектурно-строительного направления фирмы Autodesk и Consistent Software. СПДС Модуль. Знакомство с системами СПДС GraphiCS (приложение для оформления строительных чертежей в соответствии с требованиями СПДС).

4.Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строительных конструкций и сооружений, САЕ продукты.

Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строительных конструкций и сооружений. Функции программных комплексов NASTRAN, DYTRAN, ANSYS, SCAD, Plaxis. Программы, разработанные на кафедре ГС ННГАСУ (NORD, Talik, Filtr, Stream2D и др).

5.Численные методы, лежащие в основе программных комплексов, выполняющих расчёты компьютерным (математическим) моделированием

Понятие численных методов. Численные методы при решении инженерных задач гидротехники. Примеры расчётов. Уравнения в частных производных, определяющие математические и физические модели работы ГС: Лапласа; Фурье; Пуассона; Фурье-Киргофа; уравнения гидродинамики Навье-Стокса и Сен-Венана. Метод конечных разностей (МКР) – дискретизация дифференциальных уравнений, разностные сетки, явные и неявные схемы, краевые условия (граничные и начальные). Основные принципы метода конечных элементов (МКЭ). Методы решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ): прямые и итерационные. Этапы решения задач численными методами при решении новой исследовательской задачи, и при использовании стандартных САПР.

6.Использование стандартных программно-вычислительных комплексов для расчётов

имоделирования работы гидротехнических сооружений

Программные САЕ продукты в области расчётов гидротехнических сооружений – Slope

6

(ГР 2), Plaxis (ГР 3, ГР 4).

7. Географические информационные системы (ГИС)

Сфера применения ГИС при проектировании и эксплуатации уникальных (гидротехнических) сооружений и гидроэнергетических объектов. Функциональные виды ГИС. Представление географической информации картами ГИС. Типы слоёв ГИС. Пространственная привязка и системы координат в ГИС. Проекции используемы в картографии и ГИС. Основные типы и элементы географической информации ГИС.

8. Интеграция между различными САПР, подготовка отчётов и проектной документа-

ции

Принципы составления отчёта в текстовом редакторе, с применением стилей, автоматического содержания и ссылок. Импорт и экспорт данных между различными форматами САПР. Растровые изображения: форматы; цветовые схемы; редактирование.

1.3 Порядок освоения материала

Студенту предлагается ознакомиться с программой дисциплины, озвучивается список рекомендованной литературы, включающий учебники, нормативные издания, учебные пособия по дисциплине, подготовленные в ННГАСУ, периодическую литературу.

Часовой объем курса делится на аудиторный и самостоятельный, основными формами его реализации предусмотрены лабораторные занятия, а также формы самостоятельной работы: выполнение расчётно-графических работ, подготовка к зачёту.

Аудиторные занятия по данной дисциплине проводятся в виде лабораторных занятий, на которых каждый студент обеспечен рабочим местом за компьютером с необходимым набором программ, что позволяет во время занятий как опробовать излагаемый преподавателем теоретический материал, так и выполнить основные этапы расчётно-графических работ. Представляемый теоретический материал позволяет в сжатые сроки представить значительный объем структурированной информации, сопровождаемой многими наглядными примерами и иллюстрациями.

Лабораторные занятия дают возможность студенту освоить приёмы конструирования и детальных расчётов сооружений, которые затем он реализует при самостоятельном завершении выполнения и оформлении расчётно-графических работ.

7

Преподаватели кафедры при проведении лабораторных занятий по дисциплине используют различные методики и формы работы: тестирование, фронтальный опрос, эвристическую беседу и др. Обязательно используются мультимедиа.

На первом занятии для сдачи итогового зачёта студентам выдаётся список подготовительных вопросов, охватывающих весь спектр тем по дисциплине. Непосредственно перед зачётом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организационные вопросы.

Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следующей таблице:

Таблица 1

2. Методические указания по подготовке к лабораторным занятиям

2.1 Общие рекомендации по подготовке к лабораторным занятиям

Аудиторные занятия по дисциплине предусмотрены в форме лабораторных занятий, на которых выделяется теоретическая и практическая часть.

Теоретическая часть представляется преподавателем в устной форме, а также с помощью презентаций передаёт обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение теоретической части состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике. Таким образом, в основном формируется составляющая компетенций – знания.

При подготовке по теоретической части занятий студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания.

Практическая часть проводится в работе за компьютерами, её задача получить составляющие компетенций – умения и владения. Осваиваются изучаемые по программе дисциплины САПР, выполнением в аудитории основных этапов заданий на графические работы (ГР), которые позже доделываются и оформляются в ходе самостоятельной работы.

В ходе подготовки к лабораторным занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при оформлении ГР.

2.2 Общие рекомендации по изучению материала теоретической части занятий

Раздел 1. Структура процесса проектирования — 1 занятие.

Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление об САПР как основном профессиональном инструменте современного инженера и исследователя.

На занятиях рассматриваются

9

Задачи и программа дисциплины. Основные термины и понятия САПР. Понятие проектирования. Системный подход, уровни и стадии проектирования гидротехнических объектов. Информационное моделирование строительных объектов, BIM – технологии.

Контрольные вопросы

1.Понятие инженерного проектирования в структуре процесса проектирования.

2.Системный подход. Иерархические уровни проектирования. BIM – технологии.

Раздел 2. Виды систем автоматизированного проектирования и расчёта (САПР) — 2 занятия.

Цель: понять классификацию и структуру комплекса существующих САПР.

На занятиях теоретически рассматриваются Подсистемы САПР. Обеспечение САПР. Разновидности САПР по приложениям и сфере применения, целевому назначению, масштабам, характеру базовой системы. Характеристики и функции CAE/CAD/CAM систем. Интеграция и комплексность современных САПР. Роль САПР различных типов в проектировании гидротехнических объектов

Контрольные вопросы к разделу 2

1.Подсистемы САПР. Обеспечение САПР.

2.Разновидности САПР (по приложениям и сфере применения; по целевому назначению; по масштабам; по характеру базовой системы).

3.Характеристики и функции CAE/CAD/CAM систем.

4.Комплексные автоматизированные системы.

5.Информационное моделирование строительных объектов, BIM – технологии.

Раздел 3. Использование САПР архитектурно-строительного направления. AutoCAD — 5 занятий.

Цель: получение практических навыков разработки проекта гидротехнического сооружения в AutoCAD, свободное его использование (владение) для подготовки проектной и рабочей технической документации в соответствии с действующими стандартами и нормами

Занятия проводятся за компьютерами, студентам показывается пошагово как создать чертёж профиля земляной плотины в AutoCAD. При этом рассматриваются следующие вопросы: интерфейс; пользовательский профиль; системы координат; ввод точек и позиционирование при построении графических примитивов и редактировании; построение геометрических примитивов; редактирование геометрических примитивов; типы линий; стили текста;

10