Details

Работа посвящена разработке и апробации методики параметрического моделирования при проектировании металлических конструкций для объектов атомной энергетики в интегрированной среде Tekla Structures, Grasshopper и SCAD++. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Выполнить анализ нормативных требований к металлоконструкциям на объектах атомной энергетики и рассмотреть традиционные подходы к проектированию металлоконструкций с оценкой их ограничени1; 2. Разработать методику создания параметрической 3D модели металлических конструкций с интеграционной связкой ПО Tekla Structures – Grasshopper и формирования на её основе расчётной схемы через плагин GrasshopperScad; 3. Выполнить апробацию предложенной методики на фрагменте металлоконструкций объекта атомной энергетики и провести сравнительный анализ технических и экономических показателей параметрического и классического вариантов проектирования, оценить сокращение трудоёмкости по сравнению с традиционным подходом. Экспериментальная часть работы выполнена в виде апробации разработанной методики на фрагменте металлоконструкций объекта атомной энергетики. В ходе работы использовались инструменты параметрического моделирования, BIM-проектирования и расчётного анализа, обеспечивающие сквозную увязку геометрической модели, расчётной схемы и рабочей документации. В ходе исследования определялись такие технико-экономические показатели, как трудоёмкость разработки рабочей документации, календарная продолжительность выполнения операций, металлоёмкость конструкции и экономический эффект от внедрения параметрического подхода. Помимо апробации параметрической модели были выполнены расчёты и сравнительный анализ с традиционным способом проектирования, что позволило оценить влияние автоматизации на сокращение трудозатрат и снижение массы металлоконструкций. По результатам экспериментальных данных и расчётов установлено, что суммарная трудоёмкость разработки рабочей документации снижена с 100 до 68 чел.-ч, что соответствует сокращению на 32%, а металлоёмкость фрагмента уменьшена с 12,4 до 11,1 т, то есть на 10,5%. На примере разработки фрагмента металлоконструкций объекта атомной энергетики продемонстрирована практическая применимость методики параметрического проектирования в среде Tekla Structures — Grasshopper — SCAD++. Для достижения данных результатов в работе были использованы и разработаны следующие информационные технологии: Tekla Structures, Rhino/Grasshopper, GrasshopperScad, SCAD++, GhPython, Microsoft Word. В результате работы было доказано, что параметрическое моделирование является эффективным инструментом проектирования металлических конструкций для объектов атомной энергетики и может применяться при разработке рабочей документации, повышении качества проектных решений и оптимизации металлоёмкости конструкций.

The work is devoted to the development and validation of a parametric modeling methodology for designing steel structures for nuclear power facilities within an integrated environment combining Tekla Structures, Grasshopper, and SCAD++ The research set the following goals: 1. To conduct an analysis of the regulatory requirements applicable to steel structures of nuclear power facilities and to critically examine conventional approaches to their design, identifying inherent methodological limitations; 2. To develop a methodology for the generation of a parametric three-dimensional model of steel structures employing an integrated interoperability framework between Tekla Structures and Grasshopper, with subsequent derivation of the corresponding analytical model via the GrasshopperScad plug-in; 3. To validate the proposed methodology through its application to a representative fragment of steel structures at a nuclear power facility, to perform a comparative evaluation of the technical and economic indicators of the parametric and conventional design paradigms, and to quantify the reduction in labour intensity relative to the conventional approach. Experimental studies were carried out in the form of validation of the developed methodology applied to a fragment of steel structures from a nuclear power facility. The work employed tools for parametric modeling, BIM design, and structural analysis, ensuring end-to-end coordination between the geometric model, the structural analysis scheme, and the construction documentation. During the research, such technical and economic indicators as documentation development labor intensity, calendar duration of operations, steel consumption of the structure, and the economic effect of implementing the parametric approach were determined. In addition to the validation of the parametric model, calculations and a comparative analysis with the conventional design method were carried out, enabling an assessment of the impact of automation on the reduction of labor costs and structural steel consumption. Based on the experimental data and calculations, it was established that the total labor intensity for construction documentation development was reduced from 100 to 68 man-hours, representing a reduction of 32%, and the steel consumption of the fragment decreased from 12.4 to 11.1 tonnes, i.e., by 10.5%. Using the design of a steel structure fragment for a nuclear power facility as an example, the practical applicability of the parametric design methodology within the Tekla Structures — Grasshopper — SCAD++ environment was demonstrated. To achieve these results, the following information technologies were used and developed: Tekla Structures, Rhino/Grasshopper, GrasshopperScad, SCAD++, GhPython, and Microsoft Word. As a result of the work, it was proved that parametric modeling is an effective tool for designing steel structures for nuclear power facilities and can be applied in the development of construction documentation, improvement of design solution quality, and optimization of structural steel consumption.