Расчетные программы сокращают сроки сдачи проектной документации

На этапе создания проектной документации в процессе реализации большинства строительных объектов возникает необходимость защиты проекта в органах экспертного контроля. В перечень необходимых документов, представляемых экспертизе, помимо самого конструктивного решения входит его обоснование, а именно расчет.

За долгие годы исследований в области расчета строительных конструкций появилось множество программных средств, некоторые из них способны воссоздать поведение здания в реальных условиях его эксплуатации. Такие программы основываются на методе конечно-элементного моделирования (МКЭ).

Использование «ручного расчета» заставляет конструктора выполнять упрощение расчетной схемы, приводя пространственную работу конструкции в решение плоской задачи, а иногда и частной (отдельный расчет балки, колонны, элемента связи). В результате этого объём работы, даже для небольшого сооружения, вырастает до весьма солидной задачи: сбор нагрузок по площади действия нагрузок на каждый рассматриваемый элемент, выписка формул с пояснением. При изменении конструктивного решения, задача возрастает в несколько раз, поскольку автоматизации «ручной» расчет практически не поддается.

Расчетные программы МКЭ рассматривают сооружения в пространственной постановке, позволяя легко корректировать собранную модель (менять сечение, менять шаг конструкций, добавлять конструкции усиления). По собранной модели пользователь расчетной программы может без труда вычислить усилия, возникающие в здании, определить геометрические отклонения конструктивных элементов, выполнить подбор армирования в железобетонных элементах, проверить несущую способность металлокаркаса.

Помимо привычных режимов расчета (решение линейных статических задач), программные комплексы учитывают в схеме нелинейные составляющее (геометрическая и физическая), выполняют модально частотный анализ конструкции, проверяют общую устойчивость каркаса. Все перечисленные режимы расчета регламентированы нормативными документами, так, о нелинейности в железобетоне можно найти в п. 5.1.2 СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции, требования к расчету на пространственную устойчивость стальных конструкций описаны в п. 4.3.2 СП 16.13330.2011 Стальные конструкции, а без расчета амплитудо-частотных характеристик не обходиться вычисление сейсмоустойчивости зданий, а также расчета на пульсационную составляющую ветрового воздействия. На рис.2. приведена форма потери устойчивости стального каркаса, по структуре которой, можно определить недостаточность вертикальных связей по поясам ферм.

Таким образом, конструктор, используя программные комплексы МКЭ, сможет не только подготовиться весь перечень необходимых расчетов для органов экспертизы, но и, благодаря автоматизации всех алгоритмов, сделать это в кратчайшие сроки. Добиться подобного результата ручными методами расчета практически невозможно, ввиду отсутствия автоматизации и крайне высокой сложности расчетов, например, по общей устойчивости, амплитудно-частотных характеристик, а также расчетов с нелинейными свойствами.