К вопросу о необходимости расчёта строительных конструкций с использованием независимых вычислительных комплексов

При расчете зданий и сооружений, элементов конструкций и узлов встаёт вопрос о необходимости использования нескольких программно-вычислительных комплексов, проведения параллельного расчёта в независимых программах и сопоставления полученных результатов. Приведённая нормативная литература позволяет ответить на поставленный вопрос.

Федеральный закон [1] гласит, что обеспечение требований механической безопасности в проектной документации здания или сооружения должно быть обосновано расчетами и иными способами. Необходимо учесть факторы, определяющие напряженно – деформированное состояние, особенности взаимодействия элементов строительных конструкций между собой и основанием, пространственная работа строительных конструкций, геометрическая и физическая нелинейность, возможность образования трещин и др.

В пункте 12.4 [2] нормативного документа сказано, что при проектировании должны использоваться адекватные расчетные модели, а сами расчеты проведены с обеспеченной точностью; поэтому рекомендуется проведение параллельных расчетов, в которых используются независимо разработанные, сертифицированные программные средства, сравнительный анализ расчетных схем и полученных результатов расчета.

Согласно [4] приведённому нормативному документу: «Для приведения уровня качества расчетных обоснований проектных решений современных сложных объектов строительства проектным организациям рекомендуется осуществлять расчеты не менее чем по двум сертифицированным, независимо разработанным и проверенным в практике ПК, проводить сопоставительный анализ полученных результатов».

Пункт 7.3.17 [5] говорит: «Расчет оснований высотных зданий следует, как правило, выполнять не менее, чем по двум сертифицированным, независимо разработанным расчетным программам с использованием разных расчетных моделей»

При анализе нормативных документов видно, что требование о расчёте строительных конструкций, элементов и узлов в нескольких расчётных программах и ПК носит лишь рекомендательный характер, однако органы экспертизы в необходимых случаях могут требовать выполнение расчета сооружения по двум независимым сертифицированным расчетным комплексам независимо от сложности здания, ссылаясь на вышеприведённые нормативные документы.

В данной работе сравниваются результаты расчёта сварной балки переменного сечения с трапециевидная профилем двух программно-вычислительных комплексов: Structure CAD [6] и ANSYS. Была создана модель балки, произведено экспортирование в сравниваемые расчётные комплексы, проведена разбивка конечно-элементной сетки, заданы граничные условия, смоделировано нагружение равномерно-распределённой нагрузкой. Результаты расчёта сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Результаты расчета

Выводы: анализируя полученные результаты расчёта, видны некоторые отличия в значениях. Наибольшие вертикальные перемещения отличаются не значительно (0,55%), а вот нормальные напряжения максимальные и минимальные (21,47%!) и (13,3%!) соответственно значительно. Такая серьёзная погрешность может быть вызвана рядом причин: ошибки в моделировании, неверное чтение результатов расчёта, ошибки программных комплексов.

Используя два расчетных комплекса при расчете зданий и сооружений, элементов и узлов строительных конструкций, можно качественнее проанализировать расчетную схему, выявить неточности и ошибки на ранней стадии, повысить качество выдаваемого результата и принять обоснованные конструктивные решения. Немаловажным является тот факт, что многие локальные расчеты по-разному реализованы в различных программных комплексах (расчет на продавливание и др.), поэтому выполнять расчет удобней в разных программах.