Bogumił Brzyski - DataComp
Maciej Wojtasiewicz - DataComp
ADVANCE konstrukcje żelbetowe
Program Advance pracujący w środowisku AutoCAD� to niezwykle efektywne narzędzie
w rękach inżyniera budowlanego. Stosując ten pakiet w profesjonalny sposób możemy
zamodelować przestrzenne konstrukcje żelbetowe, uzyskując jednocześnie pełną
dokumentację projektową (plany wykonawcze, plany zbrojenia i zestawienia materiałów),
niezbędną dla każdego procesu budowlanego. Dzięki temu czas poświęcony na projektowanie
konstrukcji może zostać skrócony do niezbędnego minimum.
Obsługa programu jest bardzo prosta, a dostęp do poleceń i opcji Advance może odbywać się
z wielu poziomów. Narzędziem monitorującym prace projektanta jest Pilot (rys.1),
przedstawiający m.in. trzy główne etapy projektu (Model, Rysunek i Dokument).
Pilot umożliwia jednocześnie błyskawiczny dostęp
do wszystkich poleceń programu w rozwijalnych
oknach menu, które zostają aktywowane po
naciśnięciu prawego klawisza myszki. Jednocześnie
dla każdego obiektu elementy, wymiary, symbole...)
przypisany jest pasek właściwości który pozwala
modyfikować atrybuty wybranego obiektu.
Pasek ten (rys.2) uruchamiany jest automatycznie,
bez interwencji użytkownika w momencie aktywacji
wybranego polecenia.
Rys.1. Pilot zarzącający projektem.
Prawie wszystkie operacje Advance przeprowadzane są przy użyciu poleceń.. Polecenia te
przedstawione w pasku linii poleceń identyfikują każdą operacje, którą jest wykonywana w
programie. Linia poleceń informuje jednocześnie o obecnym statusie operacji oraz proponuje
szereg opcji pozwalających pomyślnie zakończyć przeprowadzane działanie.
Rys.2. Pasek właściwości ściany pojawiający się w menu programu podczas tworzenia elementu.
Program Advance został stworzony z myślą o inżynierach budownictwa tak, aby w jak
najprostszy i najszybszy sposób mogli modelować przestrzenne konstrukcje budowlane.
Udało się to m.in. przy wykorzystaniu bogatych zbiorów bibliotek: elementów konstrukcji
(płyty, belki, ściany, słupy...), otworów (drzwi, okna& ), materiałów konstrukcyjnych (stal,
beton, drewno...), przekrojów poprzecznych (profile stalowe, prefabrykowane ...) oraz prętów
i siatek zbrojeniowych. Zarówno w procesie przestrzennego modelowania konstrukcji jak i
przy zbrojeniu wybranych elementów, dzięki zestawionym, sparametryzowanym zbiorom
obiektów, projektant jest nie tylko w stanie błyskawicznie i precyzyjnie określić geometrie
modelu, ale również w pełni zdefiniować mechaniczne właściwości obiektów.
 Najistotniejszą z zawartych w programie bibliotek jest biblioteka geometrii (rys.3), bez
której nie bylibyśmy w stanie zamodelować żadnego obiektu. Biblioteka ta podzielona jest na
trzy kategorie: bryłę (definiującą geometrie stopy
fundamentowej), przekrój (definiujący geometrie
belek, ław fundamentowych oraz słupów) i
grubość (definiującą ściany i płyty).
Część z nich (np. biblioteka przekrojów
stalowych) jest niezmienna i nie podlega
modyfikacji użytkownika, część natomiast jak
przekroje prefabrykowane, bryły czy grubości są
całkowicie zależne od projektanta, który musi
określić poszczególne parametry wybranego
profilu. W rezultacie, dzięki temu iż podczas
modelowania konstrukcji operujemy gotowym
profilem geometrycznym każdego z elementów,
praca tworzenia przestrzennego ustroju
sprowadza się jedynie do definiowania linii lub
punktów na płaszczyz
nie roboczej programu.
Rys.3. Okno biblioteki geometrii.
Niezwykle pomocną w modelowaniu
konstrukcji jest biblioteka otworów
drzwiowych i okiennych (rys.4),
zawierająca bogaty zbiór w pełni
sparametryzowanych otworów (typ
prostokąty, pochylony, okrągły oraz
łukowy). Uzykownik może tu definiować
m.in. wymiary nadproży, parapetów oraz
progów drzwiowych. Zdefiniowane
elementy umieszczane są na modelu
konstrukcji w podobny sposób jak obiekty
bloku w AutoCAD.
Rys.4. Okno biblioteki materiału.
Aby w całości opisać tworzony element niezbędnym jest zdefiniowanie materiału
konstrukcyjnego. Ma to nie tylko znaczenie dla zestawienia materiału zawartego w pliku
dokumentacji projektowej, ale również przy póz
niejszym eksporcie modelu do programów
obliczeniowych (Arche , Effel), gdzie uwzględniane są parametry wytrzymałościowe
zastosowanych elementów.
 Podczas tworzenia konstrukcji
użytkownik ma możliwość wybrania
zdefiniowanych w bibliotece
materiałów (beton, drewno, szkło,
cegły...), jak również sam dodawać i
tworzyć nowe pozycje w tabelach
materiałów (rys.5).
Rys.5. Okno biblioteki materiału.
W przypadku bibliotek zbrojenia (biblioteka prętów, biblioteka siatek) użytkownik musi
określić normę (PN, DIN, NF, SIA...), która będzie obowiązywać w projekcie. Na jej
podstawie zdefiniowane zostały m.in: dopuszczalne gatunki stali (A0,AI,AII,AIII,AIIIN),
średnice prętów, promienie wygięć dla haków, strzemion i prętów prostych, minimalne
długości zakotwień (rys. 6). Zbiory siatek (o oczkach rozstawu od 100 do 250mm) zostały
dodatkowo określone na podstawie oferty polskich producentów zbrojenia (31 typów
dostępnych na rynku)
Podobnie jak w poprzednich
typach bibliotek, tak i w tym
przypadku użytkownik ma
możliwość dowolnej modyfikacji
danych zawartych w bibliotece
wprowadzając nowe pozycje lub
zmieniając istniejące już
wartości.
Rys.6. Okno biblioteki prętów zbrojeniowych.
1. Modelowanie
Przestrzenne modelowanie konstrukcji w Advance odbywa się w podobny sposób do
tworzenia linii lub punktów w Autocad 2D. Każdemu tworzonemu obiektowi na płaszczyz
nie
przyporządkowana jest określona geometria (bryła, przekrój lub grubość) oraz położenie na
osi  z (bezpośrednio zależne od poziomu kondygnacji, na której znajduje się element).
Użytkownik ma do dyspozycji 6 podstawowych elementów (ściana, słup, belka, płyta, stopa i
ława fundamentowa), przy użyciu których, odpowiednio zarządzając ich parametrami, jest w
stanie zamodelować dowolną konstrukcje żelbetową.
a) b)
Rys.7. Zmiana poziomu położenia obiektów: a)modyfikacja wysokości kondygnacji; b)modyfikacja
właściwości wybranego elementu
Domyślnie słupy i ściany generowane są wzdłuż całej wysokości kondygnacji natomiast
górne powierzchnie belek i płyt znajdują się na górnym poziomie kondygnacji. Użytkownik
może zmieniać domyślne położenie elementów zmieniając wysokość kondygnacji (rys. 7a)
lub w zakładce właściwości elementu, przypisywać nowe wartości położenia obiektu w
stosunku do dolnej lub górnej płaszczyzny przypisanej elementowi kondygnacji (rys. 7b).
Dzięki temu tworząc konstrukcję na płaszczyz
nie, (kreśląc linie, łuki lub punkty)
automatycznie tworzymy konstrukcję przestrzenną o w pełni sparametryzowanych
właściwościach.
Wszystkie charakterystyki elementów dostępne są w małym pasku narzędzi, który pojawia
się automatycznie podczas tworzenia oraz po każdym zaznaczeniu obiektu. W pasku tym
oprócz definiowania typu materiału, geometrii i położenia obiektu w przestrzeni możemy
również określić styl jego przedstawienia, wartości
obciążeń zewnętrznych (rys. 8) oraz wartość
priorytetu połączenia. Z założenia wszystkie
połączenia elementów żelbetowych są traktowane
jako sztywne i w taki też sposób są one
eksportowane do programów obliczeniowych:
Arche i Effel. W programach tych użytkownik ma
jednak możliwość dowolnej edycji oraz
modyfikacji węzłów, połączeń oraz schematu
statycznego konstrukcji.
Rys.8.Okno definicji obciążeń zewnętrznych
w zakładce właściwości elementu.
Precyzyjnemu kształtowaniu elementów w przestrzeni towarzyszą specjalne narzędzia, takie
jak dynamiczny układ współrzędnych (rys. 9a) oraz siatka konstrukcyjna (rys. 9b).
Dynamiczny układ współrzędnych (AutoUCS) pełni tu podwójną rolę. Z jednej strony służy
do precyzyjnego umieszczania elementów w przestrzeni wykorzystując wartości lokalnych
układów współrzędnych, z drugiej strony może być również narzędziem określającego
wymiar elementów.
a) b)
Rys.9. Narzędzia wspomagające precyzyjne modelowanie: a)dynamiczny układ współrzędnych ;
b)okno właściwości siatki konstrukcyjnej.
Końcowym procesem pierwszego etapu modelowanie jest zdefiniowanie rysunków
konstrukcji na podstawie stworzonego modelu. Rysunki te tworzone są w sposób
automatyczny, a zadanie użytkownika sprowadza się jedynie do wskazania linii cięcia (dla
przekroju), kierunku widoku (dla elewacji) lub określenia parametrów przedstawionych w
oknach właściwości rysunku (widok izometryczny, widok góra-dół, rysunek fundamentów-
rys.10). Aby otworzyć i modyfikować zdefiniowany widok należy przejść do etapu Rysunek,
w katalogu którym umieszczane są wszystkie tworzone widoki.
a) b)
Rys.10. Definiowanie widoków konstrukcji : a)okno rysunku fundamentów; b)okno widoku góra-dół.
a)
W nieco bardziej rozbudowany sposób
wygląda definiowanie rysunku zbrojenia
(rys.11). Po wskazaniu wybranego elementu
(belka, słup...) pojawia się okno dialogowe,
gdzie użytkownik wybiera ilość i typ widoków,
na których przedstawiony będzie wybrany element konstrukcji. Standardowo użytkownik
może przedstawić wybrany element w 4 widokach. Istnieje jednak możliwość dodania do
przedstawionej listy dowolnej liczby widoków odpowiednio modyfikując plik tekstowy
modele rysunku zbrojenia.
W kolejnej odsłonie okna określamy parametry każdego z widoków (np. dla cięcia szerokość
krawędzi, pozycje i głębokość cięcia) oraz styl przedstawienia dla uciętych, widocznych i
niewidocznych krawędzi konturu.
b) c)
Rys.11.Proces definiowania rysunku zbrojenia dla wybranego elementu konstrukcji: a)okno wyboru
liczby i typu widoków ; b)definiowanie parametrów geomatrycznych widoku; c)wybór stylu
przedstawienia.
Tak zdefiniowany rysunek konstrukcji zostaje automatycznie
przypisany do drzewa rysunków znajdującej się w zakładce
pilota Rysunek (rys.12).
Rys.12. Okno pilota przedstawiające
drzwo dostępych rysunków.
2. Rysunki
W drugim etapie procesu projektowania opisujemy zdefiniowane w etapie pierwszym
rysunki, poprzez wprowadzanie opisów, symboli, wymiarów, oraz elementów zbrojenia
(pręty i siatki).
O ile proces wymiarowania konstrukcji nie jest niczym szczególnym i odbywa się na
podobnych zasadach, jak w zwykłym AutoCAD (wprowadzono pięć dodatkowych narzędzi
wymiarujących, umożliwiających m.in. wymiarowanie poziomów, współrzędnych, łuków i
szyków zbrojenia  rys.13) to na uwagę zasługuje tu proces
definiowania interaktywnych opisów i symboli elementów,
których wartości zmieniają się wraz z dokonanymi modyfikacjami opisanego obiektu.
Rys.13. Pasek narzędzi wymiarowanie.
W tekście opisu użytkownik może umieścić
dowolnie wybraną lub zdefiniowaną przez
siebie informacje (rys.14) jak np. typ
elementu, materiał, przekrój, wysokość,
długość, numer, liczbę itd., która
automatycznie umieszczana jest przy
wybranych obiektach. W identyczny sposób
posługujemy się symbolami elementów. W
rezultacie możemy otrzymać profesjonalnie
opisaną i zwymiarowaną konstrukcje (rys.15).
Rys.14. Okno zarządcy opisów.
Rys.15. Przekrój łamany budynku wraz z opisem i wymiarami.
Zbrojenie prętami
Najistotniejszą operacją w etapie dokument jest tworzenie na zdefiniowanym konturze
konstrukcji zbrojenia przy użyciu prętów i siatek zbrojeniowych.
Przy wykonywaniu zbrojenia prętami mamy do dyspozycji 9 podstawowych typów prętów
(prosty, wieloboczny, okrągły, prostokątny, w punkcie, zaczep, strzemię, typu: U i L), przy
użyciu których jesteśmy w stanie wykonać zbrojenie elementu o dowolnej geometrii.
Wymiar zbrojenia możemy bezpośrednio dopasowywać do kształtu i długości linii konturu
konstrukcji, albo też niezależnie od jej geometrii określać długość prętów wpisując w linii
komend wartości współrzędnych lub wektorów. W obu przypadkach pręty są automatycznie
przesuwane od linii definiującej o określoną wartość otuliny, którą użytkownik może
dowolnie określać dla każdego z boków i zakończeń pręta.
Rys.16. Pasek narzędzi pręta prostego.
W małym pasku narzędzi (rys.16), który pojawia się automatycznie przy tworzeniu
zbrojenia, oprócz wspomnianej otuliny użytkownik określa również gatunek stali, średnicę
pręta oraz typy zakończeń. Przy definiowaniu typu zakończenia program automatycznie
narzuca minimalne długości haków i zakotwień, których wartości w zależności od gatunku
stali i średnicy pręta zostały zdefiniowane w bibliotekach wybranej normy zbrojenia.
Użytkownik ma jednak możliwość zmiany tych wartości, wpisując pożądane długości w
zakładce haki i zakotwienia we właściwościach wybranej wkładki (rys.17).
a) b)
Rys.17. Okno właściwości pręta: a) definiowanie otuliny; b) definiowanie haków.
Jednocześnie domyślne a także wpisane przez
użytkownika wartości są automatycznie
przeliczane na liczbę średnic modelowanego pręta.
Niezwykle istotnym narzędziem w modelowaniu
zbrojenia jest opcja tworzenia szyku prętów, która
umożliwia w błyskawiczny sposób dokonanie
rozkładu prętów w wybranym kierunku. Po
włączeniu narzędzia szyk prosty i wskazaniu
wybranego pręta pojawia się układ strzałek
umożliwiających użytkownikowi wybór kierunku
widoku, na którym wykonywany zostanie rozkład.
Rys.18. Okno właściwości szyku.
Do kursora myszki zostaje wówczas zaczepiony ciąg prętów o określonych rozpiętościach i
ilości (rys.18), przedstawiający rzut pręta z
ródłowego na wybraną płaszczyznę.
Dzięki temu prosto, a jednocześnie w profesjonalny sposób tworzymy np. układ strzemion w
podciągu o zróżnicowanych rozpiętościach prętów i ściśle określonych odległościach od form
deskowania oraz innych łączonych elementów konstrukcji (rys.19). Innym typem szyku jest
szyk wolny, przy użyciu którego możemy dokonywać rozkładu prętów podłużnych w
przekrojach.
a)
b)
Rys.19. Zbrojenie podciągu przy wykorzystaniu opcji tworzenia szyku strzemion: a) wybór widoku
Szyku; b) rozkład strzemion w podciągu.
Dla wykonania dokładnego opisu szyków w zakładce wymiarowanie dołączono narzędzie
pozwalające automatycznie wymiarować stworzone szyki, uwzględniając m.in. odległości
wkładek od form deskowania. Aby
w pełni opisać zamodelowane
zbrojenie, niezbędnym jest
wykonanie szkicu, opisu oraz
zestawienia stali. Tworzenie
opisów i symboli zbrojenia (rys.20)
odbywa się na identycznej
zasadzie, jak elementów
konstrukcji, które przedstawiono
powyżej.
Rys.20. Fragment zbrojenia ławy fundamnetowej wraz z opisem.
Tworzenie zestawienia jest procesem automatycznym. Użytkownik określa, czy cała
przedstawiona na rysunku konstrukcja, czy też tylko wybrana jej część ma zostać
uwzględniona w zestawieniu . W tabelach zestawienia oprócz standardowych pozycji takich
jak: numer, ilość czy ciężar wprowadzono również zwymiarowany szkic pozycjonowanego
pręta (rys.21). Wszystkie zawarte informacje w zestawieniu są interaktywne, a więc
przedstawione wartości zmieniają się wraz z wykonaną modyfikacją zbrojenia.
Rys. 21 Rysunek zbrojenia ściany wraz z zestawieniem materiału
Automatyczna jest również numeracja tworzonych prętów. Podobnie i w tym przypadku
użytkownik ma możliwość modyfikacji przypisanych przez program wartości, przy użyciu
narzędzia pozycja (rys.22) odnoszącego się do numerowania wszystkich prętów w konstrukcji
lub też w zakładce właściwości wybranego pręta.
Rys.22. Okno zmiany numeracji prętów i siatek.
Zbrojenie siatkami
Podobne zasady modelowania obowiązują w przypadku zbrojenia konstrukcji siatkami.
Siatkę której typ wybieramy z dostępnej biblioteki zbrojenia możemy w precyzyjny sposób
umieścić na wybranym konturze używając zaawansowanych opcji justowania lub tworzenia
szyku wzdłuż wskazanej linii.
 Długość zakładu siatek (domyślnie przypisana z bibliotek) zostaje automatycznie
generowana dla kolejno umieszczanych obiektów. Każda dodawana siatka szyku będzie więc
względem siebie przesunięta o określoną wartość zakładu (rys.23).
W celu odpowiedniego dopasowania rozmiaru siatek do konturu konstrukcji możemy
dowolnie zmieniać jej wielkość (rys.24) a także przycinać siatki manualnie lub automatycznie
określając kontur cięcia o zdefiniowanej otulinie.
Inną metodą modelowania jest automatyczne rozłożenie siatek na zadanym konturze.
Użytkownik tworząc granice lub poprzez automatyczne wykrycie konturu wskazuje
powierzchnie obszaru, który ma zostać zbrojony (z możliwością zdefiniowania wewnętrznych
otworów lub przeszkód).
Siatki o zadanym typie, ilości warstw, otulinie oraz
długości zakładu zostaną wówczas automatycznie
rozłożone na rysunku. W przypadku siatek zginanych
(stosowanych przy narożach płyt  rys.25) użytkownik
może dodatkowo określać kierunki i długości haków
oraz zakotwień podobnie jak w przypadku prętów.
Rys.23. Ustalona wartość zakładu zostaje automatycznie wprowadzana dla kolejno
dodawanych siatek.
Rys.24. Okno właściwości siatki. Rys.25. Rysunek zbrojenia płyty siatkami.
3. Dokumentacja
Trzecią częścią procesu projektowania w Advance jest stworzenie profesjonalnej
dokumentacji projektowej zawierającej gotowe do wydruku rysunki konstrukcji oraz
zestawienie i kosztorys materiałów w postaci plików tekstowych.
Przy użyciu zarządcy dokumentacji użytkownik sam może określić, które i w jaki sposób z
zdefiniowanych w poprzednim etapie rysunków, mają być umieszczone na arkuszu wydruku.
Dla wybranego rysunku określamy jego położenie, skalę oraz styl przedstawienia (rys.26).
Dodatkowo na każdym z arkuszy może zostać umieszczona domyślna lub stworzona przez
użytkownika tabela i obramowanie.
Automatyczna dokumentacja projektowa tworzona jest w postaci pliku tekstowego (*.txt)
zawierającego zestawienia i kosztorys materiałów dla całej konstrukcji. Użytkownik ma przy
tym możliwość określenia waluty oraz cen jednostkowych materiału (rys.27).
Całość jako rysunki konstrukcji oraz zestawienie materiałów tworzy profesjonalnie
przygotowany dokument projektu budowlanego, który może być bezpośrednio użyty przy
realizowaniu przedsięwzięcia (rys.28).
Rys.26. Okno przedstawiające listę Rys.27. Okno definicji cen jednostkowych.
rysunków umieszczonych na arkuszu.
Rys.28. Arkusz rysunków zbrojenia konstrukcji przygotowany do wydruku.
Automatyczne tworzenie rysunków zbrojenia przy użyciu programu Arche
Program Advance stanowi pierwsze narzędzie całego pakietu projektowego oferowanego
przez francuską firmę Graitec. Stworzone w Advance modele mogą być eksportowane do
programów: Arche i Effel, gdzie projektant tworzy kombinacje statycznych i dynamicznych
obciążeń konstrukcji, a następnie na podstawie MES oblicza obciążony model.
W przypadku gdy korzystamy z modułu Advance Zbrojenie bezpośrednio połączonego z
modułem Arche, możemy w błyskawiczny sposób stworzyć plan zbrojenia dla każdego,
dowolnie wybranego elementu konstrukcji (ściany, słupy, belki...). Wystarczy wskazać
wybrany element, nacisnąć na prawy przycisk myszki i wybrać opcje Utwórz plan zbrojenia z
rozwijalnego menu (rys.29) a natychmiast na ekranie monitora zostanie przedstawiony plan
zbrojenia wskazanego elementu jako plik dxf (rys.30,31).
Plan ten jest tworzony na podstawie
obliczeń wykonanych w programie Arche,
gdzie możemy w łatwy i szybki sposób
zmieniać parametry geometrii zbrojenia
przy zadanych warunkach obciążeniowych
(rys.32). Istnieje jednocześnie możliwość
dowolnej modyfikacji importowanych
wyników w Advance, poprzez nanoszenie
na rysunek odnośników, wymiarów,
opisów i innych widocznych znaków, tak
jak dla każdego innego rysunku Advance.
Rys.29. Eksport wybranego elementu do programu Arche.
Rys.30. Plan zbrojenia słupa w programie Arche. Rys.31. Plan zbrojenia belki w programie Arche.
Rys.32. Okno modyfikacji parametrów obliczeniowych belki w programie Arche.
Tworzenie przestrzennych elementów Advance przy użyciu płaskich interfejsów
Dzięki temu iż program Advance jest w pełni zintegrowany z Autocadem, z łatwością
możemy zamieniać istniejące już projekty DWG stworzone na płaszczyz
nie w programach
Architektual Deskop lub AutoCAD na przestrzenne konstrukcje żelbetowe. Przy użyciu
prostego narzędzia Zamiana obiektów Autocad (rys.33) użytkownik może dowolnie
zamieniać linie, łuki lub okręgi Autocada na belki, ściany lub słupy konstrukcji o wybranym
przekroju i właściwościach materiałowych.
Rys.33. Okno definiujące proces transformacji płaskich obiektów AutoCAD na przestrzene elementy
konstrukcji Advance.
Wystarczy więc zaznaczyć na rysunku obiekt lub grupę obiektów (np. równoległe linie
definiujące ścianę), określić w oknie narzędzia typ elementu konstrukcji, jaki ma zostać
utworzony (np.ściana), zdefiniować materiał oraz (w przypadku obiektów równoległych)
określić czy rozpiętość pomiędzy obiektami ma definiować grubość tworzonego elementu
czyteż użytkownik będzie sam wprowadzał nową wartość.W rezultacie po kilku kliknięciach
myszką z płaskiego rysunku 2D otrzymujemy obiekt jak na poniższym rysunku (rys.34).
Rys.34. Zamiana płaskiego rysunku 2D na przestrzenną konstrukcje żelbetową.