Примеры расчета, приведенные в гл. III, дают представление о том значительном объеме вычислительной работы, с которой приходится сталкиваться инженеру-проектировщику, решая подобные задачи. Если учесть, что задачи реального проектирования вантовых систем обычно представлены большим количеством параметров, вариантов загружения и т. д., практическое разрешение их при помощи обычной логарифмической линейки становится невозможным. Поэтому большинство предлагаемых методов ориентировано на автоматизированное выполнение с помощью ЭВМ, которые в настоящее время стали привычными инструментами многих проектировщиков.

Возникло и успешно развивается новое направление — решение задач строительной механики вообще и расчета вантовых систем, в частности на ЭВМ. Основной задачей этого направления является построение эффективных алгоритмов, реализующих определенные методы, разработка локальных программ и систем автоматизированного проектирования.

Уместно указать на принципиальные отличия между понятиями метод, алгоритм и программа применительно к задачам строительной механики.

Метод является результатом развития теории расчета, основанной на фундаментальных принципах механики и математики, предусматривает возможные пути выполнения отдельных этапов и в необходимом объеме доказывает истину и правомочность получения конечных результатов. Поэтому главным моментом в изложении любого метода является ответ на вопрос не только «как делать», но и «почему».

Алгоритм — вычислительный процесс в виде системы последовательных правил, однозначно реализующих один из путей метода, положенного в его основу. Основное назначение алгоритма — ответ на вопрос «как делать». По-видимому, термин «алгоритм» по смыслу в некоторых чертах соответствует термину «методика», употребляемому еще и сейчас при «ручных» способах выполнения

расчетов. Однако последний допускает некоторую неформальность в описываемых действиях.

Программа является изложением алгоритма уже на языке ЭВМ и предназначена для непосредственного использования при решении всех задач определенного класса, предусмотренного алгоритмом.

Алгоритм в общем случае включает в себя не только формулы и их последовательность применения, но и логические схемы процесса, учитывающие различные пути и варианты решения, характер и свойства математических понятий задачи, заданных условиями или возникающих в процессе счета. Для полного, кратного, наглядного и однозначного описаний такого алгоритма применяют алгоритмические языки.

В связи с широким применением ЭВМ и разработкой программ без связи с определенным типом машины, а также обменом такими программами, одинаково понятными специалистам разных областей науки и техники, алгоритмические языки приобретают особое значение. При помощи специально разработанных программирующих программ алгоритм, описанный на алгоритмическом языке, переводится, или, иначе, транслируется на язык конкретных ЭВМ, который представляет собой системы команд (кодов), определяющих величины, действия над ними и положение их в процессе счета в памяти машины. Получаемая таким образом программа называется рабочей и используется для решения задач на конкретной ЭВМ.

Наиболее распространенными языками программирования задач строительной механики стали алгоритмические языки АЛГОЛ-60, ФОРТРАН и различные их версии. Для большинства отечественных ЭВМ, используемых при строительном проектировании (М-20, БЭСМ-ЗМ, БЭСМ-4, М-222, Минск, БЭСМ-6), имеются трансляторы для перевода программ с АЛГОЛа или ФОРТРАНа в команды машин по формальным правилам.

Формальный путь автоматизированного программирования приводит к некоторым издержкам (увеличение объема программ и времени счета по ним по сравнению с «ручными» программами), однако они не велики, особенно если речь идет об использовании современных ЭВМ с большой памятью и значительным быстродействием. В связи с этим «ручное» кодирование программ, до последних лет остававшееся вынужденным этапом в программировании.сейчас почти полностью ликвидировано.

С точки зрения использования ЭВМ расчет вантовых систем представляет собой сложную задачу не только по объему вычислений, обусловленному нелинейностью разрешаемых уравнений, но и по логической схеме алгоритма. Поэтому разработка программ таких расчетов почти всегда производится «квазивертикальным» методом организации работ (по терминологии А. Р. Резникова [49]), суть которого заключается в том, что все этапы программирования выполняются математиками, программистами, операторами и т. д. под непосредственным руководством и контролем лиц (в данном случае авторов), знающих суть задачи и путь ее решения. Как

правило, программы являются специализированными, т. е. предназначены для расчета систем определенного типа. Попытки создания универсальных программ с целью охвата различных систем и условий их работы почти всегда приводят к неоправданному усложнению программ в части подготовки исходных данных, к увеличению времени счета на ЭВМ.

В настоящее время вся информация о геометрических и физических параметрах системы задается в цифровом виде, что требует от инженеров, подготавливающих такую информацию, определенных навыков и предварительного обучения приемам использования программ. Часто задается информация, которая в «скрытом» виде уже содержится, например, в топологической схеме. Поэтому сейчас в некоторых работах уже решаются проблемы использования не только цифровой, но и текстовой и графической информации, которые вместе в полной мере характеризуют инженерный язык специалистов, методы их общения и т. п. Чертежно-алфавитно-цифровая форма задания информации незаменима при разработке автоматизированных систем программирования строительных объектов, в частности, вантовых покрытий. Такие системы охватывают не только расчетный анализ напряженно-деформированного состояния объекта, но и вопросы компоновки, унификации элементов, конструирование, получение чертежей на специальных автоматах, определение сметной стоимости.

При разработке систем широко используется прошлый опыт проектирования аналогичных конструкций: создаются информационно-поисковые системы типовых решений, разрабатываются прототипы индивидуальных конструкций с широким диапазоном варьируемых параметров и др. Параллельно разрабатываются специальные языки программирования, ориентированные для описания графической информации (чертежи, схемы), и соответствующие трансляторы.

Сейчас разрабатываются лишь отдельные фрагменты автоматизированной системы, распространяющиеся на проектирование определенных классов (схем) покрытий. Естественно, что в дальнейшем будут предприняты попытки объединения фрагментов в единую систему.

Рассматриваемые в последующих параграфах программы относятся к разделу расчета вантовых покрытий и являются наиболее употребительными в процессе проектирования *. Другие специальные программы находятся в фонде алгоритмов и программ вычислительного центра КиевЗНИИЭП. Учитывая опыт освоения программ и стремление пользователей получать программы от разработчиков на машинных носителях (перфолента, магнитная лента), авторы не помещали формальных алгоритмов, а ограничились описанием их возможностей (исходные данные, результаты, ограничения и т. п.).