Курсы расчетчиков МК - to be, or not to be ?

КУРСЫ  РАСЧЕТЧИКОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

(To be, or not to be ?)

Предисловие

Участвуя с 2006 года в форуме на dwg.ru и работая приглашенным экспертом по расчетам металлоконструкций в течении последних нескольких лет в экспертизах города Ростова-на-Дону, ясно ощутил явный дефицит знаний, а главное практических навыков у многих молодых инженеров. К сожалению, качество вузовской подготовки за последние пару-тройку  десятилетий, несмотря ни на какие реформы,  значительно снизилось и эта ситуация существенно усложняется полным развалом системы наставничества, существовавшей во времена СССР. Да что там система,  зачастую просто найти опытного человека, который принципиально может грамотно проконсультировать – для многих почти неразрешимая проблема. Увы, многие опытные инженеры уходят из этого мира или просто послали свою прошлую специальность куда подальше и коротают свои дни на даче/рыбалке/охоте. Вот и пишут люди на форум в надежде получить разъяснения по интересующему их вопросу, а тут им отвечают … ну как бы помягче сказать … не всегда адекватно и грамотно. Все выше сказанное подтолкнуло к идее организовать данные курсы. Но, увы, вести их смогу только на коммерческой основе, так как это потребует значительных затрат труда, времени, неких текущих материальных затрат, да и первоначальных денежных вложений тоже. 

«Рассуждай токмо о том, о чем понятия твои тебе сие дозволяют. Так: не зная законов языка ирокезского, можешь ли ты делать такое суждение по сему предмету, которое не было бы неосновательно и глупо?».  Так говаривал небезызвестный Козьма Прутков,  и тут с ним спорить,  видимо, бессмысленно. Специфика работы автора –   занятие расчетами с 1978 года в Ростовском отделении системы ЦНИИПСК – позволяет ему компетентно судить только о расчетах металлоконструкций. Не то чтобы я  уж совсем не разбирался в конструировании (без этого и в расчетах “далеко не уедешь”), но не считаю все же себя вправе давать по этому поводу какие-либо советы по более-менее сложным вопросам. Поэтому тема будет освещена достаточно узкая: исключительно расчеты стальных конструкций.

Расчетчики, кто они такие ?

«А кто такие, собственно,  эти расчетчики», спросите вы,  «чем занимаются, что обязаны знать и уметь? Вот я посчитал вчера балочку перекрытия,  я расчетчик?» Попробуем разобраться.

Раньше, ещё  лет 40-45 назад,  основным (и часто единственным)  расчетчиком был, как правило, уже не молодой человек с весьма солидным опытом. Только он мог посчитать более-менее сложную конструкцию и за это пользовался в своей организацией, а частенько и за ее пределами, непререкаемым авторитетом.  Называли его исключительно по имени отчеству, был он совершенно незаменим и постоянно востребован,  получая при этом одну из самых больших зарплат по организации.

Все кардинально изменилось с появлением ЭВМ, точнее даже сказать не просто ЭВМ, а именно персональных компьютеров. Современная техника и программное обеспечение создают в глазах инженера опасную иллюзию легкости расчетов и их доступности: можно считать всем и всё, если знаешь, как работать в программе. Это условие в их представлении является необходимым и достаточным, а знания всяких там механик/сопроматов на сегодня никому не нужным - как-никак 21-й век на дворе. И надо признать, что очень часто эти надежды оправдываются, что с первого взгляда только подтверждает мнение, о достаточности научиться пользоваться тем или иным программным комплексом, а дальше «машина» все  сделает сама. Увы, это только с первого и довольно поверхностного взгляда.  Как всегда имеются свои существенные «но»,  куда же без них J

Во-первых, чтобы считать в программе, некие знания по строительной механике и сопромату все же нужны. Ну, хотя бы для того, чтобы составить корректную расчетную схему. Попытка задания всего здания  или сооружения  «как есть» приводит подчас не к уточнению расчета, а к его  полной непригодности. Это напрямую вытекает из теории вероятности, согласно которой общая вероятность события равна произведению вероятностей отдельных его  факторов. А факторы неопределенности - да они есть всегда, например,  учет совместной работы основания и каркасной части при отсутствии геологии под каждым из фундаментов, учет пространственной работы сооружения без учета податливости узлов, да и просто вероятность ошибок при большем объеме исходных данных, несмотря ни на какие копирования. Де факто получается, что чтобы посчитать конструкцию «как есть» знаний как раз надо гораздо больше, чем для упрощенного варианта с элементарной плоской расчетной схемой. А чтобы составить последнюю…

Во-вторых, как бы этого нам не хотелось, но разработчики программ не понесут никакой ответственности за произошедшую, не дай Бог, аварию по вине неверного расчета, даже в случае неоспоримых доказательств именно их вины. Об этом явно и недвусмысленно написано в лицензионном соглашении. Вина однозначно будет возложена на исполнителя, проверщика и ГИПа, а к последнему может быть вообще применена и уголовная ответственность. Именно поэтому ГИПы кровно заинтересованы в наличии человека, в расчеты которого они верят и стараются соответственно с такими людьми «дружить»

В-третьих, и это, наверное, самое главное, абсолютно верные исходные данные при правильности работы программы, не гарантируют в общем случае верный результат. Это связано с чисто математическими проблемами при операциях с матрицами. Причем, будет «хорошо», если программа откажется считать вовсе, много хуже, если расчет пройдет, а результаты... Есть, конечно, моменты, которых стоит избегать в любом случае (например, большая – на порядки - разница в погонных жесткостях), но полностью исключать возможности потери точности вычислений нельзя никогда. Причем, чем схема сложнее, тем вероятность наступления данного фактора выше.  Многим эта проблема покажется надуманной – и очень зря, с ней встречаешься много чаще, чем бы хотелось L.  Из вышесказанного однозначно  следует обязательность оценки полученных результатов.

О чисто технических ошибках, которые все делают постоянно, даже и говорить не стоит – ну написал по невнимательности 5,30 т вместо 53,0 т, ну с кем не бывает. 

Так что же должен уметь современный расчетчик достаточно высокого  уровня? Если просто перечислять по пунктам, то покажется, что очень и очень немного. Он должен уметь составлять рациональные расчетные схемы, собирать нагрузки, знать и уметь работать в одном (лучше нескольких) расчетных комплексах и, что самое главное,  уметь проанализировать полученные  результаты. Без последнего, расчет ничего не стоит ни с технической  ни с финансовых позиций, а инженер его выполнивший, сработал в большой степени просто как оператор ЭВМ (таких еще часто называют  «кнопочниками», хотя это и не вполне справедливо).  А  вот если разобраться с каждым из пунктов конкретно, то ситуация выглядит уже с-о-о-о-всем по-другому, причем зачастую нужны те знания и умения, которым в ВУЗе не обучали вовсе L. Сюда следует добавить,  что совершенно необходимо представлять и элементы конструирования, пусть и не детально.

Расчетчик же высшей категории, кроме  вышеперечисленных обязательных элементов, должен уметь решать любую задачу вовсе без компьютера. В том числе и методами, приводящими к «точному» результату. Конечно, для мало-мальски сложной системы делать он этого реально никогда (?) не будет – проще подождать неделю ремонта компьютера или сходить за помощью к друзьям, чем «разгонять» моменты в течение пары месяцев, но теоретически и практически такие люди это умеют. Именно в процессе приобретения таких навыков приходит настоящее понимание работы строительных конструкций, как говорят «инженерная интуиция» или  «чувство конструкции». Таких специалистов, к сожалению, очень не много, но именно к ним обращаются также и по всем прочим вопросам расчета, вплоть до сварных швов J.  

Если Вы не согласны с приведенными здесь рассуждениями,  дальше читать бесполезно – эти курсы не для Вас. С остальными пойдем дальше.

На кого рассчитаны эти курсы

Если в двух словах, то на инженеров, желающих научиться не просто нажимать кнопки, а делать это совершенно осознано и главное, умеющих оценить полученный результат.

Если немного подробнее, то материалы, которые планируется представить здесь, предназначены в основном для инженеров, собирающихся специализироваться на расчетной работе при проектировании металлоконструкций. То, что только металлоконструкций, конечно, не совсем верно, но специфика работы автора не позволяет ему рассматривать темы, связанные с другими строительными материалами, о чем, собственно, уже было сказано выше.  А вот что  расчетная специализация принципиально нужна, есть полная уверенность, основывающаяся на всем опыте работы автора в этой области,  общения с  проектировщиками из самых разных проектных фирм, вынужденных заказывать серьезные расчеты  «на стороне», а также на разборе расчетных материалов в качестве приглашенного эксперта.

Инженеры-конструкторы, которые планируют совмещать расчеты с конструированием, тоже, конечно, получат  полезные сведения, но значительная часть материала может быть для них избыточной. Кроме того, специфические знания по механике, сопромату, математике достаточно быстро забываются, если ими регулярно не пользоваться. С конструкциями проще – если что забыл, открыл серию, справочник или учебник, увидел «картинку» и сразу вспомнил что да как. Быстро можно вспомнить и порядок расчета сечений по готовым формулам из норм. А вот с указанными выше предметами так не получится, придется разбираться «по-новой».

Минимально-необходимый уровень подготовки абитуриентов

В любом деле, чтобы получить профессиональные знания, на первом месте стоит желание научиться, но, к сожалению, этого зачастую мало. 

Поскольку курсы рассчитаны на профессиональных инженеров, необходим определенный уровень первичной подготовки. После некоторых сомнений, данный уровень был определен как средний уровень инженеров, закончивших ВУЗ по технической, предпочтительно строительной, специальности, отработавших в реальном строительном проектировании некоторое время и почувствовавших некий дефицит практических знаний и умений. Твердые базовые знания необходимо иметь по  сопромату, строительной  механике,  металлическим конструкциям и высшей математике. Прекрасно, если эти предметы нравились во время учебы и просто отлично, если у вас   математический склад мышления.

Еще одним немаловажным фактором является умение работать с технической литературой, а также готовность к самообразованию и, как следствие, к некоторым потерям личного времени.

Разумеется, проверять Вашу квалификацию никто не собирается, но если после прочтения материала Вы ничего не поймете – проблема, скорее всего, Ваша – весь базовый учебный курс здесь повторяться не будет, так как целью курсов является отнюдь не повторение ВУЗовских программ, а расширение индивидуальных знаний и их практическое применение.

Форма проведения занятий

В качестве формы проведения занятий выбрано заочное обучение на интернет-площадке с дозированной выдачей письменной информации по соответствующей теме. Это позволит курсантам без излишней спешки вникать в рассматриваемый материал и задавать вопросы по теме в течение всего периода обучения и еще одного месяца после закрытия темы.

Планируемые курсы предполагают самостоятельное решение ряда заданий по изучаемой теме с целью закрепления и углубления знаний.  Ведь именно при самостоятельной работе и возникает большинство практических вопросов, на которые можно оперативно получить  ответы.

После завершения темы все курсанты получают финальный электронный вариант лекций, возможно откорректированный в процессе освещения,  в связи с поступившими вопросами. Материал будет представляться в формате Word, что позволит курсантам составить свой индивидуальный конспект, с внесением своих коментариев, пояснений, добавлений и, возможно, в результате создать свой личный “талмуд” расчетчика.

Исходя из выше сказанного, эту форму обучения было бы правильнее назвать не курсами, а «самообразованием под руководством наставника»

Планируемые темы занятий

Из анализа дискуссий на форуме www.dwg.ru, вопросов от сотрудников РО ЦНИИПСК и оценки расчетных материалов, представленных на экспертизу, предварительно намечены  следующие укрупненные темы.

1. Элементы строительной механики, теории расчета сооружений и их частей.

2. Элементы сопротивления материалов.

3. Сбор нагрузок на конструкции зданий и сооружений.

4. Проверка несущей способности элементов по СП 16.13330.2017 “Стальные конструкции” и деформативности по СП 20.13330.2016.

5. Пошаговые руководства по расчету конкретных видов стальных конструкций от сбора нагрузок до оформления расчетов.  

Далее чуть подробнее по каждой части.

1. Элементы строительной механики, теории расчета сооружений и их частей

В данную часть объединены методы определения внутренних усилий в элементах, рассматриваемые в вузовских курсах обычно на предметах «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Строительная механика» и в некоторой (весьма ограниченной) мере «Теория упругости».

Основное внимание уделено приближенным инженерным методам, используемым обычно для оценки результатов расчета по компьютерным программам. Сведения о   точных методах приведены в основном справочно, за исключением случаев, когда их применение практически целесообразно. В рассматриваемом курсе приведены также рекомендации о рациональных методах решении вопросов в компьютерных программах без привязки к какой-либо конкретной из них. Теоретический материал снабжен подробно разобранными примерами расчета и предлагаемыми заданиями для самостоятельного выполнения.

Предполагается осветить следующие основные укрупненные темы.

- расчетные схемы зданий и сооружений; выбор расчетной схемы;

- анализ геометрической неизменяемость системы; мгновенная изменяемость;

-  расчет статически определимых систем (балки, фермы, рамы);

-  методы расчета статически неопределимых систем (точные и приближенные);

-  определение перемещений в стержневых системах для оценки деформативности;

-  расчетные длины стержневых элементов и практические методы их определения;

-  оценка результатов «машинного» расчета.

2. Элементы сопротивления материалов

В целях устранения дублирования в предлагаемом курсе основ сопромата рассмотрены исключительно методы определения напряжений при различных видах напряженно-деформированного состояния, в том числе и при стесненном кручении. Данный раздел предполагает выполнения ряда самостоятельных расчетов по изложенным подробно разобранным примерам.

3. Сбор нагрузок на конструкции зданий и сооружений

Данная тема обычно проходится в учебном процессе наспех, если вообще проходится. Раздел призван конкретизировать, разъяснить и показать, как конкретно собираются и прикладываются нагрузки для различных видов зданий и сооружений. Планируется осветить нюансы, которые чаще всего упускаются проектировщиками.

4. Проверка несущей способности элементов по СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» и деформативности по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»

В разделе планируется осветить основные принципы и виды расчетов металлоконструкций, изложенные в нормах. Будут показаны различные тонкости, неувязки и даже ошибки, присутствующие на сегодня в СП. Предполагается показать как можно, используя системные знания, расширять методики норм – использовать, так сказать, «дух» норм, а не только их «букву».

Предполагается осветить методы оценки несущей способности конструкций приближенными  ненормативными методами. 

5. Пошаговые руководства по расчету конкретных видов стальных конструкций от сбора нагрузок до оформления расчетов

 Это, конечно, основной раздел курсов, ради которого они, собственно, и задумываются. Список темы не окончателен – он может меняться в соответствии с текущим  спросом.

Предполагается комплексно со сквозными примерами рассмотреть следующие виды зданий,  сооружений и их частей (*).

1. Расчет профилированного и плоского настила.

2. Расчет прогонов.

3. Расчет стропильных и подстропильных ферм.

4. Расчет балок покрытий и перекрытий.

5. Расчет подкрановых балок.

6. Расчет подкраново-подстропильных ферм.

7. Расчет каркасных зданий и сооружений.

8. Расчет антенных сооружений.

9. Расчет отдельно стоящих дымовых труб.

10. Расчет вытяжных башен.

11. Расчет опор линий электропередач.

12. Расчет бункеров.

13. Расчет силосов.

14. Расчет водонапорных башен и баков.

15. Расчет резервуаров.

16. Расчет конвейерных  галерей.

17. Расчет купольных конструкций.

18. Составление задания на фундаменты.

(*) Нумерация тем не означает четкий порядок их рассмотрения. Исходя из  востребованности,  они могут быть рассмотрены в произвольном порядке или вообще идти параллельно.

Подробную программу по каждой теме, срок начала и окончания, а также ее стоимость можно узнать будет на сайте. Правда, на данный момент никакого сайта нет L, точнее состоялась пока только первая встреча с потенциальным разработчиком.

Все укрупненные разделы, кроме последнего, являются в некотором роде «общеобразовательными» для расчетчиков и могут быть вполне проигнорированы. При этом следует иметь в виду, что  в разделах расчетов непосредственно конструкций все изложенные в частях 1 – 4 выводы и положения будут просто применяться без подробных пояснений.

Для всех разделов курсов будет приводиться справочная информация, поиск части которой может представлять определенные проблемы. 

Дополнительная информация

В Советском Союзе существовало несколько школ проектирования металлоконструкций, ассоциированных в основном с подразделениями Центрального Научно Исследовательского Института Проектирования Стальных Конструкций (ЦНИИПСК),  Не то чтобы эти школы сильно отличались, но по отдельным вопросам имели свое мнение и старались от него не отходить. Была, и в определенной степени осталась, такая школа и у нас в Ростовском отделении ЦНИИПСК. Сформировались, естественно, и некая технологическая последовательность и принципы расчета. Именно о них и будет идти речь в дальнейшем.

Следует четко представлять, что в определенных моментах это вовсе не догма – все можно сделать и по-иному - но и развернутых дискуссий (в отличие от вопросов) по этому поводу не предусмотрено. Одним словом, учу тому и так, как сам знаю и умею, а окончательное решение всегда за вами.

Заключение

В результате раздумий при подготовке материалов и формирования структуры будущего сайта,, было принято решение расширить планируемый формат: к курсам добавить еще коммерческие консультации и экспертизы реально выполненных расчетов на предмет их корректности и оптимальности.

Платность курсов и их узкая направленность вызывают у автора некоторые сомнения в их востребованности. Впрочем, их необходимость или, напротив, никчемность этого начинания, сможет показать только практика и время. Ну и ваши предварительные соображения, конечно.   

«To be, or not to be: that is the question …» ©