Konstrukcijų projektavimas energetikoje: kaip Tetas derina Tekla Structures, IDEA StatiCa ir GEO5

Aukštos įtampos elektros linijų atramos vienos reikliausių statinių konstrukcijų Lietuvos energetikos infrastruktūroje: didelės gniuždymo ir rovimo apkrovos, netipinė geometrija, daugybė plieninių mazgų ir trasoje kintančios grunto sąlygos. UAB „Tetas“ konstrukcijų projektuotojai šiuos uždavinius sprendžia trimis vienas kitą papildančiais įrankiais: Tekla Structures, IDEA StatiCa ir GEO5. Šiame straipsnyje įmonės inžinieriai atvirai pasakoja, kaip atrodo jų darbo eiga, ką pakeitė konstrukcijų 3D modeliavimas, kaip atliekami pamatų skaičiavimai ir kokių trūkumų verta tikėtis.

Įmonė, kurios projektai - energetikos infrastruktūra

UAB „Tetas“ specializuojasi elektros energetikos srityje: projektuoja, stato, rekonstruoja ir prižiūri elektros tinklus, linijas, pastotes ir kitus energetikos objektus. Užsakovai - energetikos sektoriaus įmonės ir infrastruktūros projektų užsakovai. Konstrukcijų dalies projektuotojai čia atsako už visą grandinę: konstrukcijų skaičiavimus, 3D modeliavimą ir brėžinių bei projektinės dokumentacijos rengimą.

Tokia darbų apimtis lemia ir įrankių pasirinkimą. Kai vienas specialistas skaičiuoja, modeliuoja ir rengia brėžinius, kiekvienas informacijos perkėlimas iš vienos programos į kitą rankiniu būdu tampa sugaištu laiku ir potencialia klaida.

„Šiais laikais, vis didėjant darbo tempui ir krūviui, stengiamasi kiek įmanoma viską optimizuoti. Optimalesnis sprendinių parinkimas, programų optimizavimas.“

Kodėl elektros linijų atramos – atskira projektavimo disciplina

Pastatų konstrukcijas projektavusiam inžinieriui energetikos objektai iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti paprastesni - mažiau aukštų, mažiau disciplinų. Praktikoje sudėtingumas persikelia kitur: į apkrovų pobūdį, mazgų kiekį ir pamatų darbą skirtinguose gruntuose.

Didelės gniuždymo ir rovimo apkrovos

Netipinių 330 kV oro linijų atramų pamatai turi atlaikyti ne tik gniuždymą, bet ir rovimą. Tai reiškia, kad pamato geometrija ir armavimas turi būti parinkti abiem atvejams, o rezervas „dėl visa ko“ greitai virsta pertekliniu betono ir armatūros kiekiu, padaugintu iš atramų skaičiaus visoje trasoje.

Kintančios grunto sąlygos trasoje

Linija driekiasi dideliu atstumu, todėl grunto sąlygos skirtingose atramų vietose gali gerokai skirtis. Vienas tipinis pamato sprendimas visai trasai dažniausiai netinka: reikia greitai patikrinti kelis variantus ir kiekvienai situacijai parinkti ekonomiškiausią. Vienas iš įmonės inžinierių Paulius Urbonavičius tai įvardija kaip vieną pagrindinių projekto iššūkių. Konstrukcinius sprendinius reikėjo suderinti su skirtingomis grunto sąlygomis ir kartu rasti pamatą, kuris būtų ir optimalus techniškai, ir ekonomiškas.

Detalumas ir sąnaudų tikslumas

Plieninės atramos, tai šimtai elementų ir mazgų, kurių kiekvienas turi būti suprojektuotas, patikrintas ir tiksliai aprašytas gamybai. L. Eibutis pabrėžia, kad šioje srityje programinė įranga vertinama pirmiausia pagal tai, ar ji leidžia pasiekti reikiamą detalumą, tikslumą ir tiksliai apskaičiuoti sąnaudas.

Darbo eiga: nuo pradinių duomenų iki brėžinių

Abiejų pašnekovų aprašyta eiga rodo aiškų įrankių pasiskirstymą. Kiekviena programa atlieka savo užduotį, o kartu jos sudaro nuoseklų procesą nuo koncepcijos iki dokumentacijos.

„GEO5 naudoju pamatų skaičiavimams, o Tekla Structures – konstrukcijų 3D modeliavimui ir projektinių sprendinių rengimui. Šios programos papildo viena kitą ir leidžia efektyviau atlikti projektavimo darbus.“

1. Pradiniai duomenys ir konstrukcinė koncepcija

Darbas prasideda nuo pradinių duomenų surinkimo: apkrovų, geometrinių reikalavimų ir grunto tyrimų. Jų pagrindu parengiami pirminiai konstrukciniai sprendiniai, kurie vėliau tikslinami modelyje ir skaičiavimuose.

2. Konstrukcijų 3D modeliavimas Tekla Structures

Atramų konstrukcijos modeliuojamos Tekla Structures. Projektuotojams svarbiausia tai, kad visų tipų konstrukcijas galima suprojektuoti vienoje aplinkoje ir nesumažinti detalumo, tai kas atramų atveju yra būtina sąlyga. Programos universalumas leidžia projektuoti įvairaus tipo konstrukcijas vienoje vietoje neprarandant detalumo.

Išskiriama ir kita modelio nauda - galimybė įvertinti sprendinius dar projektavimo metu, o ne aptikti problemas brėžiniuose ar, blogiausiu atveju, gamyboje ir montavime.

„Tekla Structures leidža geriau matyti ir įvertinti konstrukcinius sprendinius dar projektavimo metu.“

3. Plieninių konstrukcijų mazgų skaičiavimas IDEA StatiCa

Netipinėse atramose daug mazgų neatitinka standartinių schemų, kurias galima patikrinti lentelėmis ar supaprastintomis formulėmis. IDEA StatiCa leidžia sumodeliuoti tikrąją mazgo geometriją ir pamatyti, kaip jame pasiskirsto įrąžos.

„Programos universalumas leidžia suformuoti įvairiausio tipo metalinių konstrukcijų mazgus, gaunamas tikslus įrąžų pasiskirstymas, lengva pastebėti kritines vietas.“

Praktinė šios galimybės vertė - pasitikėjimas sprendimu. Kai matoma, kurioje mazgo vietoje susidaro kritiniai įtempiai, galima kryptingai sustiprinti tik tą vietą, o ne didinti viso mazgo elementų ar suvirinimo siūlių matmenis atsargai.

4. Pamatų skaičiavimai GEO5

Įvertinus apkrovas ir grunto sąlygas, GEO5 atliekami pamatų skaičiavimai. Būtent čia, anot pašnekovų, susidaro didžiausia ekonominė nauda: galimybė greitai palyginti kelis pamato variantus leidžia kiekvienai atramai parinkti optimalią geometriją ir armavimą.

„Atramos pasižymi didelėmis gniuždymo ir rovimo apkrovomis – GEO5 programa puikiai leidžia parinkti optimalios geometrijos ir armavimo pamatus.“

Taip pat pažymi, kad GEO5 leidžia atlikti kompleksinius skaičiavimus, kurie sutaupo laiko įgyvendinant projektą. Paulius Urbonavičius programą vertina kaip patogią ir aiškią geotechniniams bei pamatų skaičiavimams.

5. Brėžiniai ir projektinė dokumentacija

Paskutinis etapas - brėžinių ir projektinės dokumentacijos rengimas. Kadangi tas pats specialistas atsako už skaičiavimus, modelį ir dokumentaciją, nuoseklus įrankių derinys sumažina pakartotinio darbo kiekį ir neatitikimų tarp skaičiavimų bei brėžinių riziką.

Įrankių vaidmuo UAB „Tetas“ darbo eigoje

Kas pasikeitė: detalumas, sparta ir skaičiavimų galimybės

Paklausus, kaip pasikeitė darbas pradėjus naudoti šiuos įrankius, Lukas Eibutis atsako trumpai: padidėjo projekto detalumas, įgyvendinimo sparta ir skaičiavimų galimybės. Paulius Urbonavičius naudą įvardija panašiai - per tikslumą, mažesnį rankinio darbo kiekį ir geresnę sprendinių kontrolę.

Įdomus niuansas: Paulius negali palyginti „prieš“ ir „po“, nes šioje srityje nuo pirmos dienos dirba su Tekla Structures ir GEO5. Jaunesnės kartos projektuotojams tokie įrankiai jau yra ne inovacija, o darbo standartas. Įmonėms tai reiškia ir kitą dalyką - modernūs įrankiai tampa argumentu pritraukiant inžinierius.

BIM energetikoje: užsakovų reikalavimas, ne pasirinkimas

Energetikos sektoriuje 3D modeliai vis dažniau tampa ne papildoma paslauga, o užsakovo reikalavimu. Įmonės projektuotojai pastebi, kad užsakovai prašo pateikti 3D modelius ir visą projektą rengti BIM aplinkoje. Šią tendenciją komanda sieja su platesniu pokyčiu: pereinama prie skaitmeninio projektavimo, todėl informacija tarp skirtingų projekto dalių turi judėti greičiau, o sprendiniai - koordinuojami tiksliau.

BIM metodai kuria vertę ne tik projektuotojui, bet ir užsakovui. Sprendimai priimami tiksliau, projektą lengviau vizualizuoti, o klaidų tikimybė sumažėja dar projektavimo etape. Modelyje pastebėta klaida kainuoja kelias projektuotojo valandas, o ta pati klaida, aptikta montuojant atramą trasoje, kainuoja gerokai daugiau.

Įmonės inžinieriai patvirtina ir komercinį aspektą: šie įrankiai padeda įmonei gauti naujų užsakymų, nes darbus galima atlikti greičiau ir kokybiškiau, o klientams pasiūlyti geresnę paslaugą.

Kaip renkamasi programinė įranga: kriterijai iš praktikos

UAB „Tetas“ inžinierių atsakymai sudaro praktišką kontrolinį sąrašą, kuris tinka bet kuriai konstrukcijų projektavimo įmonei, renkančiai 3D ar skaičiavimo įrankius:

• Atitiktis realiems projektams. Ar programa leidžia įgyvendinti būtent tuos sprendinius, kuriuos projektuojate kasdien?
• Detalumas ir tikslumas. Ypač svarbu plieninėms konstrukcijoms, kuriose kiekvienas mazgas keliauja į gamybą.
• Skaičiavimų atitiktis normatyvams ir patikimumas. Rezultatais turi būti galima pasitikėti ir juos pagrįsti.
• Suderinamumas su kitomis programomis. Modelis, mazgai ir pamatai neturi gyventi atskirose salose.
• Sąnaudų apskaičiavimas. Galimybė tiksliai įvertinti medžiagų kiekius tiesiogiai veikia projekto ekonomiką.
• Kainos ir naudos santykis. Kolegų rekomendacijos ir praktinė patirtis svarbios, tačiau sprendimą lemia ekonominis pagrindimas.

Trūkumai ir mokymosi kreivė: sąžiningas vertinimas

Įmonės projektuotojai įrankių neidealizuoja. Jie įvardija du aiškius trūkumus: licencijų kainą ir laiką, kurio reikia visoms funkcijoms įvaldyti. Platus įrankių asortimentas pradžioje gali ir gąsdinti.

„Visos šios programos dėl savo plataus įrankių asortimento gali sukelti problemų pradedant mokytis jomis naudotis, tačiau praėjus šį etapą jos puikiai tinka įveikti mums keliamus iššūkius.“

Įmonėje programos dažniausiai įvaldomos per realius projektus, kolegų pagalbą ir mokomąją medžiagą. Kai kurie projektuotojai su šiais įrankiais susipažino dar universitete, tačiau didžiąją dalį specifikos išmoko jau darbe. Pagrindines funkcijas naujas komandos narys įvaldo gana greitai, o sudėtingesnes galimybes atranda dirbdamas su projektais.

Iš to galima padaryti praktinę išvadą: mokymosi kreivė yra reali, bet valdoma. Įmonės, kurios naujiems darbuotojams užtikrina kolegų mentorystę, struktūruotus mokymus ir techninę pagalbą, šį etapą sutrumpina ir greičiau pasiekia produktyvumą.

Ar programinė įranga atsiperka?

Konkretaus finansinio atsiperkamumo skaičiai neįvardinami ir tai sąžiningas atsakymas. Įmonė atsiperkamumą sieja su darbo efektyvumu: įranga taupo laiką ir padeda greičiau bei kokybiškiau atlikti projektavimo darbus.

Energetikos projektuose ekonominis efektas labiausiai matomas per pasikartojančius sprendinius. Kai pamatų optimizavimas pritaikomas dešimtims atramų, net nedidelis betono ar armatūros sutaupymas vienoje vietoje tampa reikšmingu visos trasos mastu.

Ką iš šios patirties gali pritaikyti kiti konstrukcijų projektuotojai

• Paskirstykite įrankių vaidmenis aiškiai. Modelis, mazgai ir pamatai yra skirtingi uždaviniai, kuriems verta naudoti specializuotus, vienas kitą papildančius įrankius.
• Netipinius mazgus tikrinkite tikrąja geometrija. Matomas įrąžų pasiskirstymas leidžia stiprinti tik tai, ko reikia.
• Pamatus optimizuokite kiekvienai situacijai. Skirtingi gruntai ir didelės rovimo apkrovos reikalauja variantų palyginimo, o ne vieno konservatyvaus sprendimo.
• Problemas spręskite modelyje, ne aikštelėje. 3D modelis leidžia įvertinti sprendinius dar projektavimo metu.
• Planuokite mokymosi etapą. Mentorystė ir mokymai sutrumpina laiką iki tikrojo produktyvumo.

Apibendrinimas

UAB „Tetas“ patirtis rodo, kad sudėtingi energetikos infrastruktūros projektai reikalauja ne vienos „universalios“ programos, o gerai suderintos įrankių grandinės. Tekla Structures užtikrina detalų konstrukcijų 3D modeliavimą, IDEA StatiCa - patikimą plieninių mazgų tikrinimą, GEO5 - ekonomiškus pamatų skaičiavimus esant didelėms apkrovoms ir kintančioms grunto sąlygoms. Rezultatas - didesnis detalumas, greitesnis projektų įgyvendinimas ir mažesnė klaidų tikimybė, kurią vertina ir užsakovai.

BIM sprendimai konstrukcijų projektavimui