Большинство программных продуктов, предназначенных для расчета элементов железобетонных конструкций, требуют от пользователя информацию и выдают результаты в терминах СНиП, то есть оперируют с отдельным сечением железобетонного элемента. В тоже время, для большинства инженеров информация о несущей способности отдельных сечений носит лишь промежуточный характер, а главный вопрос, на который должна отвечать программа, может быть сформулирован следующим образом:

Обеспечена ли в соответствии с требованиями СНиП несущая способность элемента железобетонной конструкции с заданными размерами, материалом, нагрузками, условиями эксплуатации, размещением арматуры и т.п.?

Именно этот подход реализован в программе АРБАТ при решении задач подбора арматуры и проверки несущей способности таких элементов железобетонных конструкций, как неразрезные балки, колонны и плиты, опертые по контуру. Расчеты выполняются с учетом предельных состояний первой и второй группы для расчетных сочетаний усилий (РСУ), выбираемых автоматически в зависимости от заданных расчетных нагрузок в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85* [1] и СНиП 2.03.01-84* [2].

Подбор и проверки предусмотрены для железобетонных конструкций без предварительного напряжения. Предполагается, что конструкции изготовлены из тяжелого, мелкозернистого или легкого бетонов с применением арматурной стали класса А-I, A- II, A-III, A-IV, A-V и A-VI, арматурной проволоки класса ВР-I или арматуры классов А400С, А500С, предусмотренных документом [3].

Кроме указанных функций, программа выполняет в определенной степени и роль справочника, с помощью которого можно получить данные о сортаментах и характеристиках арматуры, нормативных и расчетных сопротивлениях бетона, коэффициентах условий работы бетона и предельных прогибах.

Программа АРБАТ позволяет за считанные секунды просчитать ряд однотипных задач и получить результаты по широкому спектру произведенных проверок. Это дает возможность исследовать зависимость напряженно-деформированного состояния элемента при изменении различных входных параметров.

Первая часть статьи представляет собой краткое описание программы (более полно с описанием программы можно ознакомится в [5]), которая используется как инструмент исследования, вторая — анализ некоторых результатов этих исследований.

Разработка выполнялась с расчетом не только на опытного проектировщика, но и на пользователей, которые не обязательно должны ориентироваться во всех тонкостях применения нормативных документов, какими являются как СНиП 2.03.01-84*, так и документы, на которые в СНиП даются внешние ссылки.

Пользователь должен быть уверен, что применение специализированной программы избавит его от сомнений относительно полноты и качества выполненных проверок конструкции на соответствие требованиям норм.

Чтобы программа выполняла функции квалифицированной экспертизы, разработчики сознательно отказались от включения в нее режимов работы и проверок, не определенных в СНиП 2.03.01-84* (например, проверки на трещиностойкость при общем случае нагружения). Реализация таких режимов означала бы, что допускаются отступления от норм или нестрогое следование им. Одновременно, программа автоматически запрещает работу с конструктивно неудачными сечениями. С этой целью предусматривается контроль исходных данных, осуществляются проверки на выполнение конструктивных ограничений СНиП (например, правил расстановки арматурных стержней).

Поскольку любой набор нормативных требований, как правило, может быть представлен в форме списка неравенств вида

Fi(S,R) ≤ 1 (i = 1, ... , n),

где F — функция основных переменных, S — обобщенные нагрузки (нагрузочные эффекты), R — обобщенные сопротивления, то, обозначив Ki = Fi (S,R), вводится понятие о коэффициенте использования ограничения (Кi), а критерий проверки представляется в форме

Kmax = maxi {Ki} ≤ 1.

Само значение Кi при этом определяет для элемента (узла, соединения, сечения и т.п.) имеющийся запас прочности, устойчивости или другого нормируемого параметра качества (фактора). Если требование норм выполняется с запасом, то коэффициент Кi равен относительной величине исчерпания нормативного требования (например, Кi = 0,7 соответствует 30%-му запасу). Значение Кi > 1 свидетельствует о нарушении того или иного нормативного требования, то есть характеризует степень перегрузки.