Содержание
Обновление программного комплекса
Обновления Frost.Свая
- 3. Новый расчет – сила морозного пучения
- 4. Новый расчет – допускаемая нагрузка на вдавливание и выдергивание свай, и проверка устойчивости по этим параметрам с учетом всех действующих нагрузок
- 5. Новый расчет – несущая способность буроопускных свай
- 6. Новая логика выбора моментов времени для расчета несущей способности свай
- 7. Новый отчет о расчете несущей способности свай
Обновления Frost.Термо
- 8. Перенос сложных внешних воздействий на объекты: учет наклонных граней, сохранение масштаба и поддержка новых типов 3D-объектов
- 9. Новый принцип построения вертикальных СОУ: быстрее и удобнее
- 10. “Угол наклона” и “Крутизна откосов” – новые возможности создания насыпей и траншей
- 11. Новая логика разделения объектов на грани при восстановлении 2D в 3D – для упрощения задания ГУ
- 12. Разделение импортированных 3D-объектов на грани: более гибкая настройка – для оптимального задания ГУ
- 13. Расширение перечня импортируемых объектов в «Редактор 2D»: СОУ, оси трубопроводов, внешние воздействия, строительные объекты и объекты, выдавленные по траектории
- 14. Автоматическая расстановка маркеров для выдавленного объекта – легкий и быстрый способ построения расчетной сетки
- 15. Автоматическое сгущение сетки в нужном радиусе вокруг объекта – для оптимальной дискретизации и качественного расчета
- 16. Новая логика задания цилиндрической теплоизоляции в калькуляторе условий теплообмена: без дополнительных вычислений, с удобным перерасчетом
- 17. Новая логика отображения данных в редакторе значений температурной скважины: соответствие графикам отчетов по ИГИ
Прочие доработки
1. Frost 3D и переименование программных продуктов, входящих в его состав
Последние несколько лет мы активно разрабатывали новые программы для проектирования на многолетнемерзлых грунтах с возможностью проведения новых расчетов. Сегодня мы поставляем нашим пользователям ПО для тепловых расчетов, ПО для расчета осадки, ПО для расчета несущей способности свай.
До 2023 года под программой Frost 3D мы подразумевали программу для выполнения теплотехнических расчетов. Сейчас Frost 3D – это пакет программ, в который входят:
Программа для тепловых расчетов.
Ранее наши пользователи работали с этой программой, известной по названиям Frost 3D и Frost 3D Universal.
Программа для расчета осадки.
Ранее наши пользователи работали с этой программой, известной по названию “Калькулятор осадки”.
Программа для расчета несущей способности свай.
База климатических и геокриологических данных, необходимых для выполнения тепловых расчетов. Новый компонент в пакете Frost 3D (2023 г.).
После обновления 2023 года каждой программе из пакета Frost 3D присваивается собственный ярлык запуска, доступный на рабочем столе и из меню “Пуск”:
Таким образом, приобретая программный комплекс Frost 3D, вы фактически приобретаете 4 программы:
2. Frost.Климат — новая программа пакета Frost 3D
В пакете программ Frost 3D появилось новое приложение для анализа климатических данных – Frost.Климат, которое позволяет:
- Получать данные о климате суши и тепловом состоянии материковых грунтов в любой точке земли.
- Восполнять недостаток данных для прогнозных теплотехнических расчетов (прежде всего — в случае удаленности метеостанций от территории проекта).
- Автоматически определять в климатических рядах тренды, связанные с глобальным потеплением (динамика среднегодовой температуры воздуха и земной поверхности).
- Анализировать осредненные данные о тепловом состоянии континентальной вечной мерзлоты на различных глубинах в Северном полушарии по масштабу ~100 кв. км.
Метеорологическая наблюдательная сеть в России является весьма редкой, что затрудняет информационное обеспечение теплотехнических прогнозов состояния грунтов. ПО Frost.Климат строит общемировые климатические карты, а также климатограммы температуры воздуха, скорости ветра, характеристик снежного покрова, составляющих радиационного баланса и других климатических переменных для любых географических точек на суше и, в частности, для всех населенных пунктов в зоне распространения многолетнемерзлых пород в России.
Выбор климатического параметра во Frost.Климат
Выбор мерзлотного параметра во Frost.Климат
Годовой ход климатического параметра в выбранной географической точке может быть экспортирован в файл Microsoft Excel (.xlsx) либо импортирован во Frost.Термо:
- в климатическое или обычное граничное условие;
- в граничное условие на сезоннодействующем охлаждающем устройстве;
- в параметр «Калькулятора условий теплообмена».
Frost.Климат предоставляет годовой ход радиационного баланса, альбедо и температуры земной поверхности, а также затрат тепла на испарение. Эта информация позволяет уточнить значение поправки к температуре воздуха для учета радиации и испарения.
Кроме того, климатическая база данных Frost.Климат содержит мезомасштабные значения температуры и влажности грунта на различной глубине, а также глубины сезонного оттаивания в зоне распространения ММГ в России.
Наконец, в базе данных по климату Frost.Климат хранятся ретроспективные климатические ряды за 1948–2014 гг., для которых возможно автоматическое построение трендов изменения климата. Коэффициент линейного тренда температуры воздуха можно импортировать в климатическое граничное условие Frost.Термо.
Обновления Frost.Свая
3. Новый расчет – сила морозного пучения
Новая версия ПО Frost.Свая позволит автоматически рассчитывать силы морозного пучения согласно требованиям главы 7.4 СП 25.13330.2020.
В исходных данных для сваи появилось новое значение – проектная выдергивающая нагрузка на сваю. При добавлении к ней величины силы морозного пучения происходит проверка устойчивости на воздействие выдергивающих сил (проверяется согласно п 7.4.2 СП 25).
Ранее пользователь осуществлял проверку фундамента на воздействие сил морозного пучения самостоятельно или посредством стороннего ПО. Теперь решить эту задачу можно автоматически во Frost.Свая.
График распределения температуры грунта для расчета касательной силы морозного пучения
График направления сил при расчете несущей способности свай на выдергивание во Frost.Свая
Результаты расчета выдергивающей нагрузки на сваю, включающие касательную силу морозного пучения
4. Новый расчет – допускаемая нагрузка на вдавливание и выдергивание свай, и проверка устойчивости по этим параметрам с учетом всех действующих нагрузок
По аналогии с предыдущим пунктом в новой версии Frost.Свая появилась возможность рассчитать значение допускаемой нагрузки на вдавливание сваи.
Таким образом ПО помогает определить все нужные величины, автоматически производит расчет допускаемых нагрузок на сваю по воздействию вертикальных сил и осуществляет проверку на устойчивость сваи от данных воздействий.
5. Новый расчет – несущая способность буроопускных свай
Согласно СП 25.13330.2020 при расчете несущей способности буроопускных свай необходимо дополнительно учитывать сопротивление грунта сдвигу.
А именно, кроме Raf – сопротивления сдвигу по боковой поверхности смерзания к боковой поверхности сваи, необходимо рассчитать и учесть еще одну величину – Rsh, описывающую сопротивление грунтов сдвигу по раствору. При расчете несущей способности необходимо применять наименьшее из этих значений.
В новой версии Frost.Свая доступен расчет данных сопротивлений, а значит, пользователь может определять несущую способность буроопускных свай в рамках одного ПО, не обращаясь к сторонним инструментам для расчета.
Схема устройства буроопускной сваи
Окно запуска расчета несущей способности свай с новыми настройками
6. Новая логика выбора моментов времени для расчета несущей способности свай
В прежней версии Frost.Сваи пользователь на таймлайне выбирал нужные моменты времени, для которых рассчитывалась несущая способность свай. В новой версии ПО процесс в значительной мере автоматизирован.
Теперь пользователь сможет выбирать периоды:
- по календарным годам (2022-й, 2023-й и т.д.);
- по эксплуатационным годам с момента установки свай (1-й, 2-й и т.д.).
В рамках заданных настроек программа будет автоматически по результатам теплотехнического расчета определять самые теплые периоды (критический момент для несущей способности свай), а также самые холодные периоды (критический момент для морозного пучения) и выводить значения в отчет по годам. Это значительно ускорит работу инженера-расчетчика и избавит от необходимости систематизировать информацию для расчета свай вручную.
7. Новый отчет о расчете несущей способности свай
Результаты расчетов несущей способности свай позволяют пользователю обосновывать выбор технических решений и составить техническую документацию, опираясь на значения из проведенных расчетов. Ранее пользователь собирал эту информацию вручную. Теперь обновленная версия Frost.Свая упрощает данный процесс и выводит автоматические отчеты по форме, нужной пользователю:
- набор исходных данных по выбранным сваям;
- рассчитанные параметры свай по выбранным моментам времени.
Пользователь сам выбирает нужные параметры сваи и отображаемые данные в выбранные моменты времени, после чего Frost.Свая демонстрирует предварительный вид отчета
Обновления Frost.Термо
8. Перенос сложных внешних воздействий на объекты: учет наклонных граней, сохранение масштаба и поддержка новых типов 3D-объектов
При моделировании объектов с наклонными гранями пользователю необходимо задавать несколько граничных условий (ГУ) на эти грани. Например, при моделировании дорог с различными параметрами снегонакопления на откосах, траншей, дамб и плотин, которые могут частично заполняться водой или содержать теплоизолятор до определенной высоты боковых граней.
В таких случаях ранее приходилось разделять одну грань на несколько и с помощью инструмента «Внешнее воздействие» выбирать, на какие грунты и строительные объекты это внешнее воздействие будет переноситься и как (сверху или снизу). При этом:
- Воздействие переносилось только на горизонтальные верхние или нижние грани строительных объектов, а наклонные грани не учитывались (для разделения наклонных граней и граней объектов других типов необходимо было использовать стороннее ПО или булевы операции).
- Перенос на верхнюю грань строительного объекта происходил с учетом экструзии, а значит с другим масштабом.
- Воздействие распространялось только на грунты и строительные объекты (иные 3D-объекты не учитывались).
В новой версии ПО логика переноса усовершенствована, благодаря чему теперь:
- Внешнее воздействие переносится и на наклонные грани (это позволяет легко учитывать различный уровень снегонакопления в зонах откосов дорожной насыпи или уровень воды для откоса гребня дамбы или плотины).
- Экструзия не учитывается (т.е. внешнее воздействие переносится в изначальном масштабе и пользователю не нужно пересчитывать коэффициенты экструзии).
- Добавились новые типы объектов, на которые можно переносить внешнее воздействие (трубопроводы, насыпи, выдавленные вдоль траектории объекты).
Пример 1: моделирование влияния различного снегонакопления на откосах дороги
В новой версии Frost.Термо – благодаря переносу внешнего воздействия не только на горизонтальные верхние и нижние, но также и наклонные грани – удается легко учитывать различный уровень снегонакопления в зонах откосов дорожной насыпи
Пример 2: задание ГУ для гидротехнических сооружений
Ситуационный план плотины
Поперечное сечение плотины
Разделение наклонных поверхностей дамбы на несколько граней для задания нормального и форсированного подпорного уровня (ФПУ) воды
9. Новый принцип построения вертикальных СОУ: быстрее и удобнее
В прежней версии Frost.Термо пользователи строили вертикальные термостабилизаторы, задавая координаты по осям X и Y для его верхней и нижней точек в отдельном редакторе. Теперь сделать это можно прямо в текущем окне, вставляя вертикальные сезоннодействующие охлаждающие устройства на расчетную область двойным кликом левой мыши.
Кроме того, в новой версии Frost.Термо пользователю не нужно высчитывать глубину погружения СОУ самостоятельно: достаточно указать длину его подземной части и теплоизоляционной вставки при ее наличии – и программа автоматически определит глубину. Данная функциональная возможность значительно упростит моделирование систем промораживания грунта и термосвай при выполнении теплотехнических расчетов.
Интерфейс Frost.Термо: 1 – поля, к заполнению для построения вертикальных СОУ; 2 – поля с автоматически рассчитанным пространственным положением СОУ на основании введенных пользователем данных
Также важно: в новой версии ПО появилась возможность редактировать геометрические параметры вертикальных термостабилизаторов группой, что значительно ускоряет работу, особенно для проектов с большим количеством СОУ.
Синим цветом выделена группа вертикальных СОУ, глубину погружения которых можно редактировать разом во вкладке “Положение и принадлежность”
10. “Угол наклона” и “Крутизна откосов” – новые возможности создания насыпей и траншей
Благодаря новым режимам задания экструзии процесс создания строительных объектов во Frost.Термо, таких как насыпи, котлованы или траншеи, стал значительно проще: возьмите данные об углах наклона или крутизне откосов из чертежа вашего проекта, перенесите их в ПО – и сразу получите строительный объект нужной формы.
Результат построения насыпи, посредством нового режима задания экструзии “Угол наклона”
Результат построения траншеи, посредством нового режима задания экструзии “Крутизна откоса”
Напомним, что ранее для создания строительного объекта пользователь задавал контур одного основания и, предварительно высчитав, указывал необходимый масштаб экструзии по осям X и Y, что позволяло получить размер второго основания. При необходимости также применялись дополнительные параметры:
- — смещение по оси X;
- — смещение по оси Y.
В итоге эти основания располагались в параллельных плоскостях, а заданные точки соединялись и образовывали боковые грани. Сложность прежнего способа состояла в том, что для несимметричных объектов (например, сооружений с одной наклонной гранью) определение данных параметров требовало дополнительных вычислений ввиду отсутствия нужных значений в проектной документации.
11. Новая логика разделения объектов на грани при восстановлении 2D в 3D – для упрощения задания ГУ
Прежде при создании строительных объектов в “Редакторе 2D” программа определяла количество граней в созданном объекте по углу между ними: если угол меньше 30 градусов – ПО считывало его как единую грань. Для отдельных объектов подобная логика создавала сложности.
Раньше: дорожное основание небольшой высоты формировалось одной гранью, тогда как ГУ для дорожной одежды и откосов следует задавать разными
В этих случаях пользователь был вынужден разбивать один объект на несколько или добавлять различные внешние воздействия, что увеличивало временные затраты на корректное преобразование 2D-объекта в 3D.
Теперь: каждая грань насыпи является отдельной, что позволяет задавать различные ГУ на разных частях дороги
Теперь после перестроения геометрии из “Редактора 2D” на “Редактор 3D” достаточно просто задать отличные граничные условия на откосы, учитывающие, например, повышенную высоту снега.
12. Разделение импортированных 3D-объектов на грани: более гибкая настройка – для оптимального задания ГУ
Раньше при импорте 3D-объекта пользователь мог столкнуться с ситуацией, когда загружаемая модель разбивалась на грани неподходящим для задания граничных условий образом. Это было неудобно: пользователю приходилось выделять каждую грань в отдельности для задания ГУ или наоборот редактировать объект с помощью булевых операций и других инструментов для дополнительного разделения граней. В новой версии ПО этого можно избежать: благодаря гибкой настройке величины порогового угла для разделения граней вы сможете автоматически получить нужные грани объекта после импорта.
Результат разделения подземной емкости на грани при разных настройках (каждая грань выделена своим цветом):
Разделение на грани при настройках по умолчанию
С меньшим количеством граней (угол увеличен)
С большим количеством граней (угол уменьшен)
13. Расширение перечня импортируемых объектов в "Редактор 2D": СОУ, оси трубопроводов, внешние воздействия, строительные объекты и объекты, выдавленные по траектории
В новой версии Frost.Термо расширились возможности импорта сторонних объектов. По аналогии с тем, как пользователь добавляет маркеры сгущения и разбиения из буфера обмена (вставляет в ПО координаты маркеров из таблицы Excel), теперь на “Редактор 2D” можно добавлять следующие объекты:
- СОУ;
- оси трубопроводов;
- внешние воздействия;
- строительные объекты;
- объекты, выдавленные по траектории.
Для добавления объектов нужны координаты их опорных точек.
Получаем координаты узлов траектории дорожного полотна из чертежа проекта AutoCAD и размещаем в таблице Excel по осям X, Y, Z, исходя из нужного шага сетки.
В результате получаем нужные объекты в полном объеме и с точным расположением, без необходимости клонировать и переносить копии или создавать объекты вручную, обводя их контуры с чертежа.
Результат экспорта точек автомобильной дороги из Excel в «Редактор 2D» Frost.Термо
14. Автоматическая расстановка маркеров для выдавленного объекта – легкий и быстрый способ построения расчетной сетки
В прежних версиях Frost.Термо пользователю была доступна автоматическая расстановка маркеров сгущения только для трубопроводов и СОУ.
Теперь аналогичный инструмент можно применять и к выдавленным объектам: непосредственно на их траектории либо в заданной области возле объектов – благодаря чему процесс построения расчетной сетки станет легче и быстрее.
Генеральный план разворотной площадки
Автоматическая расстановка маркеров для траектории выдавливания по заданному радиусу области сгущения
Адаптивная расчетная сетка без использования автоматических маркеров сгущения
Адаптивная расчетная сетка с использованием автоматических маркеров сгущения
15. Автоматическое сгущение сетки в нужном радиусе вокруг объекта – для оптимальной дискретизации и качественного расчета
Ранее при построении, например, трубопровода автоматическая расстановка маркеров предусматривалась либо по его поверхности, либо по его оси. Это оптимально для решения задач с малым радиусом оттаивания. Однако для случаев, когда ореол растепления прогнозируется диаметром более 1 м, сгущение сетки было недостаточным и возрастала погрешность расчета. Чтобы получить точные результаты, пользователь вручную распределял дополнительные маркеры в области интенсивных процессов фазового перехода, что занимало некоторое время.
Теперь этот процесс упрощен: добавлена еще одна опция – автоматическая расстановка маркеров в заданном радиусе области сгущения. Функциональность будет полезна при проведении теплотехнических расчетов с трубопроводами, СОУ и протяженными объектами, построенными с помощью выдавливания по траектории.
Задание радиуса области сгущения вокруг трубопровода в новой версии Frost.Термо
Раньше: результат построения расчетной модели с автоматической расстановкой маркеров по поверхностям трубопроводов
Теперь: расчетная сетка модели, сгенерированная автоматически с помощью маркеров сгущения по области
16. Новая логика задания цилиндрической теплоизоляции в калькуляторе условий теплообмена: без дополнительных вычислений, с удобным перерасчетом
В прежней версии Frost.Термо расчет теплоизоляции начинался с задания наружного диаметра всей конструкции – например, трубопровода уже с учетом всех слоев теплоизоляции. То есть рассчитать наружный диаметр необходимо было самостоятельно и заранее. Пользователь также пересчитывал значение заново, если хотел изменить толщину теплоизоляции. Теперь в этом нет необходимости.
Задание параметров в новой версии ПО начинается с внутреннего диаметра трубы и последовательно заполняется прочими элементами теплоизоляции
Если пользователю понадобится перерасчет теплоизоляции, он просто заменит в калькуляторе соответствующие значения.
17. Новая логика отображения данных в редакторе значений температурной скважины: соответствие графикам отчетов по ИГИ
При решении тепловой задачи необходимо задать начальное распределение температуры. Начальную температуру по глубине можно задать несколькими способами, в том числе табличной зависимостью.
Раньше: вид табличной зависимости температуры грунта от глубины
Теперь: отображение значений глубинных отметок логично соответствует расположению точек замеров температуры от поверхности грунта – вглубь. Это соответствует графикам замеров температур в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям, а потому удобнее пользователю
Прочие доработки
18. Поддержка ОС Linux
Теперь у пользователей появилась возможность запускать программы Frost.Термо, Frost.Осадка и Frost.Свая на Linux с использованием свободного программного обеспечения Wine. Лицензии ПО для Linux поставляются по запросу пользователей.
19. Обновление технической документации к ПО
Все руководства пользователей и инструкции дополнились информацией о новых возможностях Frost 3D 2023 года. Часть проектов-примеров была переработана с целью демонстрации новых инструментов, а именно:
- В проектах-примерах "Трубопровод на полигонально-жильных льдах", "Оценка взаимного теплового влияния трёх трубопроводов", "Участок железной дороги с СОУ на ММГ", "Искусственное замораживание грунтов при строительстве тоннеля" использованы новые автоматические маркеры для трубопроводов или СОУ.
- В проектах-примерах "Трубопровод на полигонально-жильных льдах", "Участок железной дороги с СОУ на ММГ" использованы новые способы задания экструзии.
- В проекте-примере "Моделирование сезонно-действующего охлаждающего устройства" использована новая функциональность вертикальных СОУ. Изменено расположение и количество СОУ в проекте-примере "Участок железной дороги с СОУ на ММГ".
- В проектах-примерах "Искусственное замораживание грунтов при строительстве тоннеля", "Анализ воздействия тоннеля под р. Лена на многолетнемёрзлые грунты", "Термостабилизация грунтов основания резервуара" изменены размеры расчетной области.