Файл: Реферат инженерное моделирование строительных конструкций как инструмент исследования напряженнодеформированного состояния по дисциплине Расчет и проектирование современных строительных конструкций.docx

Оглавление

1. 
   Введение 3
   
2. 
   Математическое моделирование 4
   
3. 
   Характеристика программно-расчетных комплексов 6
   
4. 
   Примеры практической реализации 11
   
5. 
   Учет дефектов в расчетах строительных конструкций 14
   
6. 
   Оценка адекватности модели 15
   
7. 
   Список используемой литературы 16
   

Введение

В последнее десятилетие экономически и методически целесообразно проведение исследований сложных сооружений с применением расчетных моделей.

Моделирование- построение и изучение моделей реально существующих предметов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

Существует два основных метода моделирования – физическое (инженерное) и математическое.

Физическоемоделирование, основанное на теории простого или расширенного подобия, по мере усложнения задач исследований все менее целесообразно, так как не решает задач

---

снижения трудоемкости и стоимости изготовления моделей, соблюдения планируемых сроков эксперимента.

Поэтому в последнее время более целесообразно применять математическиемоделистроительных конструкций, используя множество различных программных-комплексов.

Сочетание при исследовании сложных строительных конструкций методов физического и математического моделирования обусловливает целесообразность применения принципа декомпозиции (членения) объекта исследований на более простые элементы, раздельные испытания которых потребуют гораздо меньше ресурсов по сравнению с испытаниями всей системы. Особенно этот принцип эффективен при исследовании сооружений, состоящих из большого количества однотипных элементов и узлов.

Рассматривая процесс исследования строительных конструкций как некоторую систему, необходимо выделить в ней три основные подсистемы:

• 
  экспериментальные исследования на физических моделях;
  
• 
  расчетные исследования на математических моделях;
  

-связь между экспериментом и расчетом, включающая идентификацию некоторых параметров расчетной модели, проверку ее адекватности и корректировку.

Математическое моделирование

Любое математическое моделирование строится на формировании расчетной схемы сооружения. Формирование расчетной схемы сооружения – это переход от реального объекта или конструкции к расчетной модели путем отбора наиболее существенных (значимых для конкретной ситуации) особенностей, их идеализация и схематизация, допускающая последующую алгоритмизацию и математическую обработку.

При изучении поведения сложной системы её расчленяют на более простые подсистемы: плоские или пространственные

---

рамы, несущие стены и их фрагмен- ты, плиты перекрытий, фундаменты.



Рис.1. Декомпозиция каркаса многоэтажного здания

а - подсистема "ригель"; б - подсистема "плита"; в - подсистема "швы"

Однако при выборе расчетной схемы следует придерживаться следующих правил:

1. 
   Аппроксимирующая модель работы проектируемого объекта должна правильно и полно отражать работу реального объекта, т.е. соответствовать механизмам его деформирования и разрушения.
   

Например:прирасчетахнапрочностьизгибаемаябалкадолжнапротивостоять моменту и поперечной силе, а при оценке жесткости для балкиопределяетсяпрогиб;подпорнаястенкарассчитываетсянаустойчивостьпротив опрокидывания и на прочность основания по сжимающим напряжениям;сваи рассчитываются на вдавливание/ выдергивание по грунту и на прочность поматериалу(привнецентренномсжатии/расстяжении),крометого,дляизгибаемойсваипроверяетсязаделкавоснование,априрасчетепоперемещениям дляфундамента определяетсяосадка.

2. 
   Принимаемая расчетная гипотеза должна ставить рассчитываемую конструкцию в менее благоприятные условия, чем те в которых находится действительная конструкция.
   
3. 
   Расчетная модель работы сооружения должна быть достаточно простой. Целесообразно иметь не одну модель, а систему аппроксимирующих моделей, каждая из которых имеет свои границы применения.
   

Инженерная схематизация строительного объекта связана с использованием

---

допущений (гипотез), позволяющих математически описать учитываемые реальные свойства конструкций и материалов. Приемы схематизации – общепринятые постулаты: закон Гука, закон Кулона, гипотеза плоских сечений, расчет по недеформированной схеме, замена реальной конструкции стержнем (колонн, балок перекрытий), пластинкой или оболочкой (плит покрытий, перекрытий, несущих стен).

Формирование расчетной схемы в строительном проектировании включает три группы допущений:

1. 
   схематизация геометрической формы проектируемого объекта, назначение граничных условий.
   
2. 
   схематизация свойств материалов.
   
3. 
   схематизация нагрузок.
   

Реальный объект заменяется идеализированным деформируемым телом с изученными топологическимисвойствами: стержень (балка), стержневой набор (рама, ферма), арка, плоская стенка, деформируемая в своей плоскости, изгибаемая пластинка, пространственное массивное тело и определенностью предполагаемого вида напряженно-деформированного состояния: плоское напряженное состояние, плоское деформированное состояние, трехмерное напряженное состояние.

Характеристика программно-расчетных комплексов

В настоящее время существует множество программно-расчетных комплексов, позволяющих моделировать строительные объекты различной сложности. Ниже представлена краткая характеристика некоторых таких программных комплексов.

ПК "SCAD Office"

Вычислительный комплекс SCAD – универсальная вычислительная система, предназначенная для прочностного анализа строительных конструкций различного назначения на статические и динамические воздействия, а также ряда

---

функций проектирования элементов конструкций. В основе программы лежит метод конечных элементов.

SCAD включает развитую библиотеку конечных элементов для моделирования стержневых, пластинчатых, твердотелых и комбинированных конструкций, модули анализа устойчивости, формирования расчетных сочетаний усилий, проверки напряженного состояния элементов конструкций по различным теориям прочности, определения усилий взаимодействия фрагмента с остальной конструкцией, вычисления усилий и перемещений от комбинации загружений.

SCAD office содержит несколько компонентов, при помощи которых является возможным конструировать различные типы сечений конструкций:

Конструктор сечений – формирование произвольных составных сечений из стальных прокатных профилей и листов, а также расчет их геометрических характеристик, необходимых для выполнения расчета конструкций;

Вест – определение нагрузок и воздействий на строительные конструкции;

Кросс – определение коэффициентов постели при расчете фундаментных конструкций на упругом основании на основе моделирования работы многослойного грунтового массива по данным инженерно-геологических изысканий;

Арбат – для проверки несущей способности или подбора арматуры в элементах железобетонных конструкций;

Монолит – проектирование железобетонных монолитных ребристых перекрытий, образованных системой плит и балок, опирающихся на колонны и стены;

Камин – для проверки несущей способности конструктивных элементов каменных и армокаменных конструкций и т.д.

Возможности ПК "SCAD

---