Строгое следование СНиП
advertisement
Вопросы автоматизированного проектирования О СТРОГОМ И НЕСТРОГОМ СЛЕДОВАНИИ НОРМАМ Состояние вопроса Программы-сателлиты SCAD, ориентированные на экспертизу и проектирование строительных конструкций (КРИСТАЛЛ, АРБАТ) реализуют строгий подход к использованию норм. В замысле разработки это обстоятельство было ключевым и многие особенности программ связаны с этим. Например, ограничения набора схем поперечных сечений в программе КРИСТАЛЛ связано с тем, что только для них имеются данные об используемом при проверке устойчивости коэффициентах формы сечения. Состояние вопроса К нам неоднократно поступали просьбы пользователей о том, что им хотелось бы иметь возможность отступить от требований норм, даже за счет уменьшения функциональных возможностей — Ну не будем проверять устойчивость, но дайте хотя бы проверить прочность ! Состояние вопроса Кроме того, сейчас уже нельзя игнорировать то обстоятель-ство, что современные информационные технологии позволяют проектировщику оперировать с расчетными моделями, намного более детально представляющими проектируемое здание или сооружение, чем это имели в виду составители нормативных документов. Что в таких обстоятельствах должны делать создатели программных средств? Состояние вопроса Ниже на некоторых примерах, с анализом которых столкнулись разработчики SCAD Office, будут проиллюстрированы типичные ситуации выбора решений в тех случаях, когда указания норм отсутствуют или же дают заведомо неверные результаты. Количество учитываемых форм собственных колебаний Сейсмика При расчете обычных зданий и сооружений с регулярной структурой по плоским расчетным схемам консольного типа вопрос о количестве удерживаемых форм колебаний решается на основе п.2.9 СНиП] II-7-81*: «… не менее трех форм собственных колебаний, если периоды первого (низшего) тона собственных колебаний Т более 0,4 с, и с учетом только первой формы, если Т равно или менее 0,4 с» Однако, при расчете сложных объектов по пространственным расчетным схемам формальное следование нормам может привести к значительному занижению расчетных усилий. Количество учитываемых форм собственных колебаний Пример. Двухмассовая система, высота этажа 4 м, жесткость первого этажа ЕI1=2.56*106 КНм2, второго этажа — ЕI2=1.6*105 КНм2, масса первого этажа 50*103 кг, второго — 20*103 кг. Периоды по формам колебаний составили: Т1=0.395 с, Т2=0.108 с. Формально, по СНиП, вторую форму можно не учитывать, поскольку период первого тона меньше 0.4 с, хотя момент в заделке по второй форме составляет 57% от момента по первой форме. Суммирование парциальных вкладов При расчете симметричных в плане конструкций иногда появляются перемещения не только по направлению действия сейсмической силы, но и в ортогональном направлении, хотя исходя из условий симметрии этого, казалось бы, не должно быть. Для варианта а) реакция по второй форме будет отсутствовать, и все перемещения окажутся лежащими в плоскости X0Z. Для варианта б) будут возбуждаться обе формы собственных колебаний, а то, что компоненты по оси Y имеют разные знаки и гасят друг друга, теряется при использовании правила «корень из суммы квадратов». В результате окажется, что возбуждаются перемещения не только по направлению действия сейсмическогог толчка, но и в перпендикулярном направлении. Центр жесткости В соответствии с п. 2.15 СНиП II-7-81* при расчете зданий и соору-жений длиной или шириной более 30 м необходимо учитывать крутящий момент относительно вертикальной оси здания, проходящей через его центр жесткости. Но для зданий и сооружений со сложными объемно-планировочными решениями понятия центра жесткостей и центра масс размываются. В нормах не дано строгое определение понятия центра жесткостей и центра масс, которое можно дать только для конструктивных схем, имеющих регулярную структуру. В общем случае для пространственных систем более естественно нормировать смещение центра масс относительно некоторого среднего значения подобно тому, как нормируются временные нагрузки. Невыпуклость области допустимых усилий Поиск невыгодных сочетаний нагрузок базируется на предположении о выпуклости множества допустимых усилий. Массовые расчеты несущей способности сечений, выполняемые внутри программ КРИСТАЛЛ и АРБАТ, показали, что свойство выпуклости выполняется не во всех случаях. Вот примеры: Несущая способность симметричного сварного двутавра со стенкой 40010 и полками 20010 (Ry = 2050 кг/см2, Lx=Ly= 600 см, с = 1,0 и n = 1,0). Границы AB и AH определяются условием прочности, BC и GH — устойчивостью плоской формы изгиба, CD и GF, а также DEF — устойчивостью из плоскости действия момента Невыпуклость области допустимых усилий Несущая способность квадратного железобетонного сечения (бетон Б20, арматура А-III) Возможны разные варианты «исправления невыпуклости», какой именно вариант использовать, зависит от существа задачи и от реально возможных вариантов действия нагрузки. Конструктивные ограничения Большинство нормативных документов по проектированию строительных конструкций содержат огграничения на конструктивные параметры (расстояния между арматурными стержнями или отверстиями для болтов, толщины защитных слоев, расстояния между антисейсмическими швами и т.п. и т.д. Однако, при проверке существующих конструкций довольно часто можно встретить случаи, когда ограничения такого рода нарушены. Нужно ли в связи с этим иметь возможность выполнить проверочный расчет в режиме “Игнорировать ограничение”? Нормы не дают ответа на вопрос о том, привязаны ли жестко расчетные проверки к рекомендуемым конструктивным решениям, поэтому вопрос является более сложным, чем это может показаться на первый взгляд. Дилемма разработчика Перед разработчиками программных средств стоит дилемма — искусственно «оглуплять» программу и оставаться в рамках строгого следования нормам (даже в тех случаях, когда эти нормы дают неверную рекомендацию) или же позволить себе «вольность» и дать пользователю возможность принять решение, формально не соответствующее нормам. Принятие того или иного пути вызывает вопросы, связанные с лицензированием программного продукта, экспертизой проектной документации, возможностями ошибочного толкования, уровнем квалификации потенциальных пользователей и т.п. Дилемма разработчика Вот некоторые из больных вопросов: • Не является ли программа, в которой допускается отступление от норм, тем опасным оружием, из которого можно не только стрелять по врагам, но и застрелиться? • Как следует документировать решение пользователя об отступлении от норм? • Допустимо ли открывать возможность нестрогого следования нормам только для избранных пользователей? Кто эти избранные, по каким критериям они определяются? • Kак может выглядеть соглашение о передаче «права нарушать нормы», чтобы разработчик был защищен от возможных претензий при неправильном использовании таких возможностей? МЫ НЕ ЗНАЕМ ОТВЕТА НА ЭТИ ВОПРОСЫ И ПРИЗЫВАЕМ ВАС К ДИСКУССИИ
