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
   

ВведениеВпоследнеедесятилетиеэкономическииметодическицелесообразнопроведениеисследованийсложныхсооруженийсприменениемрасчетныхмоделей.Моделирование-построениеиизучениемоделейреальносуществующихпредметов,процессовилиявленийсцельюполученияобъясненийэтихявлений,атакжедляпредсказанияявлений,интересующихисследователя.Существуетдваосновныхметодамоделирования–физическое(инженерное)иматематическое.Физическоемоделирование,основанноенатеориипростогоилирасширенногоподобия,помереусложнениязадачисследованийвсеменеецелесообразно,таккакнерешаетзадач

---

снижениятрудоемкостиистоимостиизготовлениямоделей,соблюденияпланируемыхсроковэксперимента.Поэтомувпоследнеевремяболеецелесообразноприменятьматематическиемоделистроительныхконструкций,используямножестворазличныхпрограммных-комплексов.Сочетаниеприисследованиисложныхстроительныхконструкцийметодовфизического и математического моделирования обусловливает целесообразностьприменения принципа декомпозиции (членения) объекта исследований на болеепростые элементы, раздельные испытания которых потребуют гораздо меньшересурсов по сравнению с испытаниями всей системы. Особенно этот принципэффективен при исследовании сооружений, состоящих из большого количестваоднотипныхэлементов иузлов.Рассматривая процесс исследования строительных конструкций как некоторуюсистему,необходимо выделитьвней три основныеподсистемы:

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

-связьмеждуэкспериментомирасчетом,включающаяидентификациюнекоторыхпараметроврасчетноймодели,проверкуееадекватностиикорректировку.

Математическое моделирование

Любое математическое моделирование строится на формировании расчетнойсхемы сооружения. Формирование расчетной схемы сооружения – это переходотреальногообъектаиликонструкциикрасчетноймоделипутемотборанаиболее существенных (значимых для конкретной ситуации) особенностей, ихидеализацияисхематизация,допускающаяпоследующуюалгоритмизациюиматематическуюобработку.Приизучении поведения сложной системы её расчленяют на более простыеподсистемы:плоскиеилипространственные

---

рамы,несущиестеныиихфрагмен-ты,плитыперекрытий,фундаменты.Рис.1.Декомпозициякаркасамногоэтажногозданияа-подсистема"ригель";б-подсистема"плита";в -подсистема"швы"Однако при выборе расчетной схемы следует придерживаться следующихправил:

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),позволяющихматематическиописатьучитываемыереальныесвойстваконструкцийиматериалов.Приемысхематизации–общепринятые постулаты: закон Гука, закон Кулона, гипотеза плоских сечений,расчетпонедеформированнойсхеме,заменареальнойконструкциистержнем(колонн,балокперекрытий),пластинкойилиоболочкой(плитпокрытий,перекрытий,несущихстен).Формированиерасчетнойсхемывстроительномпроектированиивключаеттригруппы допущений:

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

Реальный объектзаменяетсяидеализированнымдеформируемымтеломсизученнымитопологическимисвойствами:стержень(балка),стержневойнабор(рама, ферма), арка, плоская стенка, деформируемая в своей плоскости,изгибаемаяпластинка,пространственноемассивноетелоиопределенностьюпредполагаемого вида напряженно-деформированного состояния: плоскоенапряженное состояние, плоское деформированное состояние, трехмерноенапряженноесостояние.

Характеристика программно-расчетных комплексов

В настоящее время существует множество программно-расчетных комплексов,позволяющих моделировать строительные объекты различной сложности. Нижепредставленакраткаяхарактеристиканекоторыхтакихпрограммныхкомплексов.

ПК "SCAD Office"

Вычислительный комплекс SCAD – универсальная вычислительная система,предназначеннаядляпрочностногоанализастроительныхконструкцийразличного назначения на статические и динамические воздействия, а также ряда

---

функцийпроектированияэлементовконструкций.В основепрограммылежитметодконечныхэлементов.SCAD включает развитую библиотеку конечных элементов для моделированиястержневых,пластинчатых,твердотелыхикомбинированныхконструкций,модулианализаустойчивости,формированиярасчетныхсочетанийусилий,проверки напряженного состояния элементов конструкций по различным теориямпрочности,определенияусилийвзаимодействияфрагментасостальнойконструкцией, вычисленияусилийиперемещенийоткомбинациизагружений.SCAD office содержит несколько компонентов, при помощи которых являетсявозможнымконструироватьразличныетипы сечений конструкций:Конструктор сечений – формирование произвольных составных сечений изстальныхпрокатныхпрофилейилистов,атакжерасчетихгеометрическиххарактеристик,необходимыхдлявыполнениярасчетаконструкций;Вест–определениенагрузокивоздействийнастроительныеконструкции;Кросс–определениекоэффициентовпостелиприрасчетефундаментныхконструкцийнаупругомоснованиинаосновемоделированияработымногослойногогрунтовогомассиваподанныминженерно-геологическихизысканий;Арбат–дляпроверкинесущейспособностиилиподбораарматурывэлементахжелезобетонныхконструкций;Монолит–проектированиежелезобетонныхмонолитныхребристыхперекрытий, образованных системой плит и балок, опирающихся на колонны истены;Камин–дляпроверкинесущейспособностиконструктивныхэлементовкаменныхиармокаменныхконструкцийи т.д.ВозможностиПК"SCAD

---