CADmaster

Специалистами отдела изысканий, генплана и транспорта компании CSoft был реализован проект «Экологический курортно-рекреационный комплекс в Сочи», охвативший все этапы проектирования. В качестве исходных данных для этого проекта использовались чертежи топографических планов выделенной под строительство территории. Поскольку они были в бумажном виде, предварительно требовалось отсканировать их и преобразовать в векторную графику с набором свойств, характерных для объектов AutoCAD. После векторизации отсканированных изображений весь объем информации был предоставлен в формате DWG. Для быстрой обработки этих данных и обеспечения вариантного проектирования было принято решение применять в качестве основы графическую платформу AutoCAD Civil 3D, способную работать с большими объемами исходных данных, и программный комплекс GeoniCS, предоставляющий дополнительные функции проектирования. Этот выбор был обусловлен и тем фактом, что AutoCAD Civil 3D наиболее адаптирован для последующей визуализации проекта, обеспечивая передачу в специальном формате всех необходимых объектов и их свойств.

Визуализация была выполнена при помощи Autodesk 3ds Max и Autodesk Navisworks. В Autodesk 3ds Max производились моделирование, наложение текстур поверхностей и архитектурных форм — моделей коттеджей, подготовленных архитекторами. Инженерные сети передавались в Autodesk Navisworks, что позволило получить объемное представление по проекту в целом с учетом проработанных визуализационных свойств различных объектов. По этой модели были выполнены записи так называемых «облетов» относительно закрепленных камер. В итоге созданы оформленные чертежи в стандартном формате электронных данных DWG и анимационный минифильм о проекте с презентационными эффектами. Они позволяют демонстрировать будущий проект заказчику, анализировать взаимоположение всех объектов и принимать решения для проведения изменений. Электронные данные динамически связаны между собой, что упрощает редактирование множества находящихся во взаимосвязи объектов посредством автоматического обновления.

1. Обработка исходных данных инженерных изысканий в программе Raster Arts

В качестве исходного материала заказчиком были предоставлены топографические планы на бумажных носителях с информацией о существующей ситуации в виде горизонталей и условных топографических знаков. Материал отсканировали в формате TIF. Для перевода данных в векторный вид было принято решение воспользоваться программой Spotlight из программного комплекса Raster Arts, разработчиком которого является компания CSoft Development. Этот программный продукт способен осуществлять полный комплекс работ с растровыми изображениями, как монохромными, так и цветными, а также позволяет в кратчайшие сроки произвести точное преобразование изображения в чертеж.

Исходный топографический план на бумажном носителе

Для избавления от возникших в процессе хранения и сканирования растрового изображения искажений в Spotlight была создана калибровочная сетка по заданным параметрам. В местах пересечения нитей координатной сетки был произведен анализ и в необходимых местах проведена коррекция. Она заключалась в перемещении крестов калибровочной сетки в точки текущего их положения на растровом изображении. Таким образом, в каждой точке пересечения нитей координатной сетки были указаны смещения, с учетом которых затем была осуществлена последующая трансформация растра. Инженеры нередко сталкиваются с необходимостью произвести сколку данных горизонталей с растрового изображения. Чаще всего эта проблема решается путем отрисовки вручную, что довольно затруднительно и занимает много времени. В программном комплексе Raster Arts для решения данной задачи предусмотрена команда Трассировать полилинию, которая и была использована при работе с объектом «Экологический курортно-рекреационный комплекс в Сочи». Эта команда позволила в кратчайшие сроки и с высоким качеством произвести отрисовку данных в полуавтоматическом режиме.

Векторизация растрового изображения

По умолчанию все элементы, отрисованные программой, были расположены на нулевой отметке. Чтобы поднять горизонтали на необходимый уровень, использовалась команда Упорядочить уровни. После проведения всех необходимых действий файл был сохранен в формате DWG и передан в рабочее пространство программы AutoCAD Civil 3D для построения по полученным данным цифровой модели рельефа.

Упорядочивание уровней горизонталей

Оцифрованная модель местности в пространстве AutoCAD Civil 3D

2. Подготовка трехмерной модели рельефа и проектирование автомобильных дорог в программе AutoCAD Civil 3D

Чтобы получить полноценную 3D-модель объекта при проектировании коттеджного поселка в районе горы Ахун, требовалось учесть множество факторов, в том числе — формирование ЦМР и проектирование дорог. Эти задачи позволил успешно решить AutoCAD Civil 3D. Цифровая модель рельефа создавалась с помощью команды Создать поверхность, в определения которой были добавлены горизонтали с заданными высотами. Триангуляция и 3D-вид поверхности земли были сформированы автоматически.

Трехмерная цифровая модель рельефа

Продольный профиль трассы

При проектировании автомобильных дорог AutoCAD Civil 3D позволил не просто нанести условные обозначения на план, но и создать модели этих дорог с определенными типами покрытий и подложки на основе заранее разбитых участков.

Пример конструкций участков дороги

Сначала была запроектирована ось дороги, преобразованная затем с помощью команды Создать трассу из объектов в элемент AutoCAD Civil 3D. Программа автоматически разбила пикетаж и проставила по трассе подписи в соответствии с выбранным стилем. С помощью Редактора геометрии во все вершины трассы были вписаны кривые. Построен продольный профиль в соответствии с ГОСТ Р 21.1701−97 Автомобильные дороги.

3D&модель дорог (вид сверху)

Для данного участка были созданы 13 конструкций дороги.

Эти конструкции формировались из стандартных и пользовательских элементов, для которых задавались следующие параметры: толщина слоев дорожной одежды, поперечный уклон, ширина полосы и т.д. Все сформированные элементы использовались для создания коридора. Сначала строились участки дороги с перекрестками и примыканиями, к которым затем добавлялись недостающие области съездов. Формирование коридора в областях примыкания дорог выполнялось с помощью команды Создать перекресток, позволяющей задать все необходимые параметры (радиусы закругления, значения поворотных полос и т.д.) и выбрать набор конструкций. По земляному полотну коридора была построена поверхность с границами в виде характерных линий, которая отображалась на чертеже в виде горизонталей. Для вычисления объемов по трассе создавались сечения с заданным интервалом. Затем посредством команды Вычислить материалы с критерием Земляные работы был произведен расчет объема земляных работ. Результат выводился в динамическую таблицу. Аналогично подсчитывались объемы заложенных в конструкции материалов.

Пример построения коридора

После создания на основе коридора автодороги поверхности и присоединения к ней земли 3D-модель была готова.

3. Решение задач инженерной геологии в программе GeoniCS Инженерная геология (Geodirect) и GeoniCS Геомодель

Проектируемая площадка рекреационного комплекса расположена в сложных геологических условиях в районе горы Малый Ахун, недалеко от поселка Хоста. Интенсивная застройка данной территории привела к активизации опасных геологических процессов, таких как сели, оползни, обвалы, эрозионные разрушения от временных и постоянных водотоков. Кроме того, опасным фактором является и сейсмическая активность, требующая дополнительных мероприятий, направленных на защиту поверхности от разрушений. В пределах планируемой территории застройки выделено четыре основных инженерно-геологических района.

1. Площади, благоприятные для строительства

На этих территориях допускается ограниченная вертикальная планировка с учетом характера залегания слоев коренных пород и их трещиннова-тости. При террасировании и отсыпке грунтов необходимо предусмотреть дренажные системы. Не рекомендуется выполнять значительные подрезки склонов.

2. Площади, условно благоприятные для строительства

Здесь обязательным является полный комплекс противооползневых мероприятий (удерживающие сооружения, подпорные стенки и пр.). Регулирование поверхностного стока должно осуществляться с перехватом воды с вышележащих территорий и отводом в ливневую канализацию. При повышенной мощности оползневых процессов необходимо производить срезку грунта с отсыпкой в подошве оползневого склона. Отсыпанные грунты должны быть дренированы.

3. Площади, неблагоприятные для строительства

Для таких территорий рекомендуется осушение и устройство дренажей, а также полный комплекс противооползневых мероприятий.

4. Площади, рекомендуемые для рекреационных целей

Такие территории рекомендуется использовать под лесопарковую зону. Для предотвращения развития донной и боковой эрозии необходимо выполнить регулирование русел ручьев и водотоков.

Инженерно&геологическое районирование территории

Сводная ведомость физико&механических характеристик грунтов

При проведении инженерно-геологических исследований было выявлено, что большая часть горных пород, в которых планируется проведение строительных работ, составляют делювиально-оползневые глины и аргиллиты хостинской свиты олигоцена, а также алевролиты. Геологическая особенность аргиллитов состоит в том, что верхние слои высокопрочных горных пород после вскрытия начинают быстро терять прочность и разрушаться. В процессе выветривания заметно уменьшается плотность скелета, увеличивается коэффициент пористости, уменьшается сцепление грунта. Эта особенность очень затрудняет процесс строительства и эксплуатации сооружений и требует значительных материальных затрат на инженерную подготовку территории. При проектировании на таких сложных территориях необходим новый современный подход. Уже невозможно разрабатывать проектные решения, опираясь только на чертежи, здесь не обойтись без трехмерного моделирования территории и всех инженерно-геологических процессов. Для обработки большого количества инженерно-геологической информации требуется применение современного программного обеспечения.

GeoniCS Инженерная геология (Geodirect) позволяет производить обработку и интерпретацию лабораторных испытаний и статического зондирования грунтов, формировать отчетную документацию, соответствующую российским нормам и стандартам.

Деформационные характеристики образца

Для получения сводной ведомости физико-механических характеристик грунтов следует ввести данные первичной лаборатории и рассчитать показатели для каждой пробы. Затем можно статистически обработать полученные результаты и создать ведомости. Помимо расчетных характеристик, отображаются все необходимые графические зависимости.

Список инженерно&геологических элементов

Профиль по площадке

Программа позволяет экспортировать полученные результаты в AutoCAD для формирования инженерно-геологических разрезов и колонок. Чтобы быстро получить простой разрез по площадке, достаточно выбрать скважины — и в рабочем пространстве чертежа AutoCAD отобразится разрез с автоматическим за-рамочным оформлением.

С помощью инструментов модуля GeoniCS Геомодель можно нанести необходимую инженерно — геологическую информацию на профили линейных объектов и автоматизировать процесс подготовки графических отчетных документов инженерно-геологических изысканий (инженерно-геологические колонки и разрезы). В программном комплексе GeoniCS Топоплан-Трассы на проектируемой площадке были созданы профили по дорогам и несколько профилей по площадке, которые можно использовать в качестве исходных данных для формирования инженерно-геологических разрезов. Перед началом работы необходимо построить набор инженерно-геологических элементов, встречаемых на данной территории.

В Проводнике чертежа задается информация обо всех скважинах, расположенных на проектируемой площадке. Координатная привязка скважин пересчитывается с учетом пикетной привязки, абсолютная отметка устья скважины интерполируется с трехмерной моделью рельефа. Затем для каждой скважины вводится информация о мощности инженерно-геологических элементов, консистенции, воде и пробах. Все данные хранятся в чертеже, что упрощает их обработку и редактирование. При необходимости их можно экспортировать в Excel и создать Каталог выработок. Информация о скважинах выводится на изыскательский профиль, подготовленный в GeoniCS Топоплан-Трассы.

Таким образом, в программном комплексе GeoniCS были подготовлены необходимые чертежи инженерно-геологических разрезов и колонок, а также сводные ведомости физико-механических характеристик грунтов.

4. Создание планировки коттеджных участков в AutoCAD Civil 3D и GeoniCS

Планировка коттеджных участков производилась в соответствии со следующими документами:

• СП 53.13  330.2011, СНиП 30−02−97* «Планировка и застройка территорий садоводческих (дачных) объединений граждан, здания и сооружения»;
• СП 34.13  330.2010, СНиП 2.05.02−85* Актуализированная редакция. «Автомобильные дороги»;
• Пособие к СНиП II-60−75 (СНиП 2.07.01−89*) «Пособие по размещению автостоянок, гаражей и предприятий технического обслуживания легковых автомобилей в городах и других населенных пунктах».

Топографический план с границами территории

Выделенная территория общей площадью порядка 52 га расположена севернее г. Сочи в районе «Малый Ахун». C севера на юг территорию пересекает ручей, в центре расположен пруд — S ~ 1080 м². Максимальный перепад высот между северо-восточным и юго-западным углами площадки составляет около 183 м. На некоторых участках уклон склона достигает 400%о. Средняя величина уклона — порядка 250%.

Планировка участков была обусловлена их расположением в горной местности и наличием зон с неблагоприятными геологическими условиями.

Восточный въезд

Северная парковка

Планировочная схема разрабатывалась с учетом предполагаемых размеров участка (50×50 м) и необходимостью подъездов (в том числе пожарных) ко всем участкам. Уклон склонов определил схему проездов в виде серпантинов.

Учитывалось, что максимальная протяженность тупиковых проездов не должна превышать 150 м. В их конце были предусмотрены разворотные площадки размером не менее 15×15 м. Минимальная ширина проездов — 9 м. Наименьший радиус кривых в плане на серпантинах составляет 15 м. В целях пожарной безопасности и для удобства эксплуатации запроектировано 3 въезда/выезда на территорию. Их местоположение было обусловлено наличием в этих местах существующих проездов с асфальтобетонным и цементобетонным покрытием.

Анализ траектории движения в плане на площадке

Из-за больших уклонов рельефа планировочная схема участков предполагает наличие террас. Кроме того, коттеджи должны быть разработаны с применением винтовых свай. С учетом количества участков (102) были спроектированы парковки для личных автомобилей: 55 машиномест на севере и 100 машиномест на юге.

Посадка парковок обусловлена рельефом местности и транспортной схемой. Согласно СНиП 2.05.02−85* Актуализированная редакция. «Автомобильные дороги», продольный уклон площадок под парковки не превышает 40%о, продольный уклон проездов не превышает 100%, минимальный продольный уклон составляет 5%. Продольные профили проездов строились в AutoCAD Civil 3D и GeoniCS.

5. Моделирование в модуле «Транспорт» программы Plateia вписывания транспортных средств в наиболее сложных участках

Входящий в модуль «Транспорт» раздел Autopath содержит инструменты анализа движения транспортных средств в плане. При помощи этих инструментов был произведен специальный расчет, обеспечивший определение возможности безопасного маневрирования для личного транспорта будущих жильцов проектируемого комплекса. В программе была определена самая крупногабаритная модель легкового автомобиля, которая должна соответствовать условиям наисложнейшего вписывания.

Благодаря специальным алгоритмам, содержащимся в Autopath, смоделированное движение колесных транспортных средств почти не отличается от реального поведения машины на дороге. Это позволяет в кратчайшие сроки проверить габаритные контуры заданного транспортного средства с учетом плана организации движения по данному участку задолго до начала строительства. Такие расчеты при анализе участка могут также способствовать наглядному выявлению несоответствий габаритных величин до различных объектов инфраструктуры при стандартных маневрах.

Интерфейс программы Plateia очень гармонично интегрируется в среду AutoCAD Civil 3D, что, в свою очередь, способствует простому и сквозному проектированию с расширением функций и инструментов графической среды.

Для анализа в модуле Plateia «Транспорт» были намечены разворотные площадки и парковочные места под личный легковой транс порт.

При анализе в данном проекте нарушений не выявлено. Все участки позволяют выполнить предусмотренные проектом организации движения маневры.

6. Проектирование инженерных коммуникаций в AutoCAD Civil 3D

Работа над проектом ливневой канализации на территории экологического курортно-рекреационного комплекса в Сочи была непростой. После выполнения основной части проекта, касающейся генерального плана, наши специалисты приступили к планировке на выделенной под строительство территории сетей для перехвата ливневых вод с нескольких десятков индивидуальных участков, проездов и прилегающих к ним территорий и парковок. Площадь размером чуть более 52 га имеет поперечный уклон в основном в сторону прибрежной зоны — с северо-востока на юго-запад. Через территорию проектирования проходят несколько существующих сетей, которые было необходимо учитывать при разработке вариантов раскладки новых.

Сети в плане и в 3D

План сетей был создан средствами AutoCAD Civil 3D в соответствии с ориентацией размещения участков по территории и направлением стока ливневых вод. С учетом вертикальной планировки были намечены предполагаемые точки сбора воды, которые при трассировании сетей ливневой канализации пришлось скорректировать из-за технологических сложностей.

При проектировании инженерных коммуникаций очень важно иметь возможность просматривать и проверять в 3D взаимодействие созданных и существующих объектов. Это позволяет уже на ранних стадиях выявить те ошибки, которые невозможно определить в плоскости. Таким образом, система автоматизированного проектирования повышает производительность и качество выполняемых работ на различных этапах проектирования.

Схема участков и план сетей

Итогом работы, касающейся без напорных инженерных сетей для сбора и отвода всех дождевых осадков на территории экологического курортно-рекреационного комплекса, является создание системы ливневой канализации.

В проекте предусматривалась возможность применения специальных водоочистных сооружений, расчет производительности которых производился отдельно. При этом учитывались объемы поверхностного стока ливневых вод для данного климатического района, типы грунтов и особенности рельефа. После очистки ливневые воды можно будет использовать в промышленных целях, для полива или пожарного водопровода. Дальнейшее применение этих вод в данном проекте не прорабатывалось, а предлагалось как один из вариантов.

Таким образом, сочетание AutoCAD Civil 3D и программного комплекса GeoniCS позволяет максимально эффективно использовать преимущества каждой из программ для решения даже самых сложных задач. Слаженность работы профессионального коллектива в сочетании с передовыми программными решениями дала прекрасный результат в максимально сжатые сроки!

Скачать статью в формате PDF — 1.00 Мбайт