Вяткин К.Р., Пугин К.Г.
СОВРЕМЕННОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ *
Аннотация:
в данной статье рассматривается математическое моделирование строительных процессов. Математическое моделирование упрощает разработку строительных проектов, в том числе и в области развития инфраструктуры сельских территорий. Среди современных технологий, которые применяются в строительстве сельскохозяйственных зданий, можно выделить использование компьютерного моделирования и проектирования, а также адаптивное управление строительными процессами. Это позволяет создавать оптимальные и эффективные проекты, сокращает время строительства и повышает качество окончательного результата.
Ключевые слова:
математическое моделирование, строительство, BIM-проектирование, классификации, этапы, сельское хозяйство
Введение.В наше время строительство сельскохозяйственных зданий становится все более продвинутым и эффективным благодаря использованию новейших технологических процессов и машин. Сельское хозяйство играет важную роль в экономике многих стран, поэтому необходимо обеспечивать фермеров и сельхозпредприятия современным и эффективным оборудованием и технологиями для строительства и обновления их зданий.Таким образом, современные технологии и методы математического моделирования играют важную роль в развитии сельского хозяйства и обеспечивают фермеров и сельхозпредприятия необходимым инструментарием для эффективного строительства и развития сельскохозяйственной инфраструктуры.Математическое моделирование.Математическое моделирование — это процесс перехода от реального объекта, системы или процесса путем их замены математической моделью, что делает процесс их исследования более удобным и понятным. Также при помощи специально разработанных программ для ЭВМ экспериментальное исследование становится более простым, необходимо лишь использовать некоторые параметры моделируемого объекта.Математическое моделирование в строительстве позволяет оптимизировать многие процессы, наладить цепочку производства и сократить сроки строительства.Классификация математических моделей:Развитее способов математического моделирования и многочисленное количество областей их применения привело к появлению большого числа моделей разнообразных типов. В следствии чего возникла необходимость в конкретном упорядочивании существующих и новых только появляющихся новых математических моделей.Классифицировать математические модели можно опираясь на:– по способу построения модели (аналитические - теоретические, статические – эмпирические и комбинированные),– по отношению к размерности пространства (одномерные двухмерные и трехмерные),– по отношению ко времени (динамические и статические),– по порядку расчета (прямые, обратные и косвенные),– по целям моделирования (дескриптивные, оптимизационные и косвенные).Процесс создания любой математической модели можно представить поэтапно, это приведено на рисунке №1.Рисунок 1. Этапы построения математической модели.Программы для BIM-проектирования.Создание проектов с использованием программ BIM-моделирования является ключевым этапом в современной инженерной сфере. Эти программы представляют собой инновационные системы, способные автоматизировать процесс проектирования и создания строительных объектов. BIM, сокращение от Building Information Modeling, представляет собой концепцию информационного моделирования зданий, где каждый элемент здания рассматривается как часть целой системы. В рамках данного подхода создается и постоянно обновляется комплексная база данных, содержащая информацию о каждом элементе здания.Такие программы BIM-моделирования позволяют не только создавать чертежи и визуализировать будущие конструкции в 2D и 3D, но и предоставляют возможность интегрировать различные данные о здании, такие как технические характеристики, сроки строительства, бюджетные ограничения и многое другое. Это помогает сделать процесс проектирования более эффективным и прозрачным для всех участников проекта.С учетом того, что BIM-моделирование становится все более популярным в строительной отрасли, специалисты все чаще прибегают к его использованию для создания качественных и инновационных проектов. В результате, процесс проектирования становится более точным, а взаимодействие между различными участниками проекта улучшается благодаря единой информационной модели здания.Любая современная строительная практика не обходится без использования инновационных технологий. Одной из таких технологий являются БИМ-системы, которые позволяют не только проектировать здания, но и эффективно управлять процессом строительства и последующей эксплуатацией. С помощью специализированных приложений производится расчет прочности конструкции, определяется остаточный ресурс и прогнозируются затраты на весь жизненный цикл объекта. Важно отметить, что при разработке проекта учитываются местные особенности, такие как климатические условия, свойства грунта, действующие строительные нормы и стандарты безопасности.Существует множество различных программ, предназначенных для БИМ-проектирования. Среди них можно выделить несколько лучших, которые обеспечивают широкие возможности в создании инновационных и эффективных проектов. Каждая из этих программ имеет свои уникальные особенности и функции, позволяющие инженерам и архитекторам работать с большим удобством и точностью.Использование БИМ-систем в строительстве является необходимым шагом в направлении повышения качества проектирования и управления строительными процессами. Благодаря современным технологиям и инструментам, специалисты могут создавать инновационные и устойчивые постройки, учитывая все аспекты, влияющие на качество и безопасность зданий.Лучшие программы для БИМ-проектирования:1. ARCHICAD.Archicad, одно из старейших программных решений для проектирования в формате BIM, было выпущено в 1980-х годах и продолжает активное развитие, учитывая современные стандарты и потребности отрасли. В процессе развития приложения появляются новые инструменты и функции, обогащающие возможности проектирования.Строительство зданий в Archicad осуществляется путем комбинирования различных элементов, таких как стены, колонны, перекрытия, крыши и другие. В приложении представлены наборы этих конструкций, включающие наиболее востребованные варианты. Например, пользователь может выбрать между наклонными или вертикальными колоннами, определить их сечение: круглое, прямоугольное или создать свой уникальный профиль.В процессе работы над проектом с помощью специализированного программного обеспечения можно легко настраивать свойства и характеристики используемых элементов. Эти изменения автоматически отражаются в расчетах, документации и визуализации, что значительно упрощает процесс согласования данных. Кроме того, существует возможность командной и удаленной работы, что позволяет участникам проекта эффективно взаимодействовать независимо от географического расположения.При выборе командной работы, информация хранится на сервере, обеспечивая ее централизованное хранение и обновление. Пользователи имеют доступ к документации и могут вносить необходимые изменения, а все данные автоматически синхронизируются. Это гарантирует, что все участники проекта работают с актуальной информацией и имеют доступ к последней версии чертежей и параметров.2. ALLPLAN.Allplan имеет различные модули для разработки архитектурных концепций, создания инфраструктуры, расчета элементов и оценки стоимости. Его функционал охватывает все этапы жизненного цикла здания, начиная с предварительного проектирования и заканчивая эксплуатацией на протяжении многих лет. Если объект был спроектирован, построен и обслуживался с использованием Allplan, процесс реконструкции значительно упрощается. Соединение старых элементов с новыми конструкциями потребует минимум усилий в этом случае.3. Revit.САПР от Autodesk представляет собой передовую систему проектирования и моделирования 3D-объектов, занимающую лидирующие позиции на мировом рынке CAD-программ. Процесс создания проекта учитывает особенности строительной отрасли, позволяя быстро вносить изменения на любом этапе и осуществлять множество корректировок и дополнений. Автоматизация и продуманный процесс проектирования позволяют эффективно решать возникающие проблемы.Для начала проект разделяется на этажи и блоки, которые являются основой для построения здания. Затем создается трехмерная модель на основе готовых шаблонов, в которую добавляются дополнительные элементы. Проверка сооружения на соответствие нормативам проводится после этого. При необходимости можно вносить комментарии и аннотации, выделять разные варианты элементов различными цветами.4. RENGA.Российская программа BIM. Разработана для управления процессом проектирования, строительства и эксплуатации зданий, а также для создания строительных материалов. Особое внимание уделяется инструментам для прокладки инженерных сетей, таких как водоснабжение, канализация, вентиляция и другие. Проектные документы генерируются автоматически, а также поддерживается импорт чертежей из файлов формата DWG и PDF. С помощью Renga можно создавать различные конструкции, такие как колонны, балки и карнизы любой формы. Этажи объединяются в цельную конструкцию автоматически, а также система самостоятельно выполняет армирование элементов.5. MicroStation.В восьмидесятых появилась еще одна инновационная БИМ-система. Она предлагает единую среду для инженеров и конструкторов, что значительно упрощает их работу при переходе между различными проектами. Это достигается благодаря продуманным и стандартизованным алгоритмам, встроенным в приложение. Кроме того, большинство задач покрывается функционалом программы, что исключает необходимость поиска различных программных решений для каждого отдельного объекта и обучения персонала их использованию.БИМ-моделирование с помощью этой программы позволяет создавать объекты в любых формах. Поддерживается параметрическое проектирование, где пользователь указывает ключевые параметры, а система автоматически создает соответствующие чертежи. Также имеется функция автоматической проверки на дефекты и ошибки для обеспечения качества проектирования.6. TEKLA.Большая экосистема программного обеспечения для строительства и дизайна представляет собой совокупность инструментов, включая бесплатное BIM-программное обеспечение. Она способна эффективно решать задачи, связанные с проектированием зданий, работой над конструкциями и инженерными системами. Поддерживается генерация документации и имеются средства для оптимизации рабочих процессов и автоматизации производства.7. AutoCAD Architecture.Специальная версия программного обеспечения для создания архитектурных проектов отличается от AutoCAD главным образом в том, что она использует целостные конструктивные элементы вместо отдельных линий и геометрических фигур. При перемещении окон или дверей пользователем, соответствующие проемы в стенах также перемещаются. В приложении имеется обширная библиотека готовых объектов, которые можно использовать без изменений или модифицировать их параметры и внешний вид. Программа также поддерживает работу с документацией, автоматические проверки на ошибки, расчеты прочности и другие функции.8. BIM WIZARD.Разработанная отечественными специалистами система предназначена для автоматизации расчета объемов строительных работ, создания смет и прочих документов, упрощает взаимодействие между проектировщиками и сметчиками. Имея возможность интеграции с лучшими BIM-программами благодаря плагинам и модулям, приложение синхронизируется с нормативными базами предприятия и государственными системами, обеспечивая пользователям актуальную информацию о рабочих процессах и текущих задачах. Также способно автоматически создавать предварительные сметы на основе стандартных решений.Заключение.Научно-исследовательская работа в области математического моделирования является ключевым элементом в современном строительстве. Она направлена на создание абстрактных математических моделей, которые позволяют описать различные аспекты строительных процессов, включая прочность материалов, нагрузки на конструкции и динамику строительных работ.Разнообразие методов математического моделирования, используемых в современном строительстве, открывает новые возможности для оптимизации процессов. Среди них - метод конечных элементов, метод конечных разностей, статистические методы, компьютерное моделирование и другие инструменты, способствующие более точному и эффективному прогнозированию поведения конструкций.Применение математических моделей в строительстве не только повышает уровень безопасности и устойчивости строений, но и способствует сокращению времени и затрат на строительство. Это позволяет инженерам и архитекторам создавать инновационные и экономически эффективные решения, улучшая качество и долговечность строительных объектов.
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 3
Ссылка для цитирования:
Вяткин К.Р., Пугин К.Г. СОВРЕМЕННОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ // Вестник науки №5 (86) том 3. С. 1658 - 1667. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23196 (дата обращения: 13.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+