Математическое моделирование сложных строительных конструкций

ВВЕДЕНИЕ
Современное строительство - это очень сложная система, в деятельности которой принимает большое количество участников: заказчик, генподрядные и субподрядные строительно-монтажные и специализированные организации; коммерческие банки и финансовые органы и организации; проектные, а нередко и научно-исследовательские институты; поставщики строительных материалов, конструкций, деталей и полуфабрикатов, технологического оборудования; организации и органы, осуществляющие различные виды контроля и надзора за строительством. Для того, чтобы построить объект, необходимо организовать согласованную работу всех участников строительства. Строительство протекает в непрерывно меняющихся условиях. Элементы такого процесса связаны между собой и взаимно влияют друг на друга, что усложняет анализ и поиск оптимальных решений.
Чтобы вся система строительства действовала целесообразно, эффективно использовала ресурсы, т. е. выдавала готовую продукцию - здания, сооружения, инженерные коммуникации или их комплексы в заданные сроки, высокого качества и с наименьшими затратами трудовых, финансовых, материальных и энергетических ресурсов, надо уметь грамотно, с научной точки зрения, осуществлять анализ всех аспектов ее функционирования, находить наилучшие варианты решений, обеспечивающих ее эффективную и надежную конкурентоспособность на рынке строительных услуг.
Расчет нелинейного поведения подкрановых колонн за пределом пластичности
Здесь нашей задачей является анализ устойчивости подкрановых колонн в нелинейной постановке с учетом упругопластической работы всех элементов. Отметим, что такие колонны являются важными элементами конструкций в цехах промышленных предприятий. Данная задача является особо актуальной при анализе возможности продления ресурса старых подкрановых колонн в промышленных цехах. При этом важным вопросом является возможность учета изменения толщины стенок профилей из-за ржавчины. Проводится сравнение результатов численного моделирования с аналитическими оценками (1) значения критической силы:
, (1)
где E - модуль упругости материала, Fc - площадь поперечного сечения вертикальной ветви, Jb - момент инерции поперечного сечения распорки, Jc - момент инерции поперечного сечения вертикальной ветви относительно центральной оси параллельной оси изгиба.
2. Численное моделирование поведения бетонных конструкций со сложной геометрией с учетом напрягаемых элементов в теле бетона
Представлена методика расчета бетонных конструкций со сложной геометрией с учетом напрягаемых элементов в теле бетона. Показано, что данная задача не может быть решена в большинстве программных комплексах из-за весьма существенных ограничений, как в инструментарии геометрического моделирования, так и в возможностях учета нелинейного взаимодействия бетона с напрягаемыми тросами. Отмечено, что применениенапрягаемых тросов в конструкциях сооружений, является одной из наиболее сложных задач современного проектирования уникальных зданий, требующей дальнейших исследований. В частности одной из проблем является методика учета скольжения троса в теле бетона, длячего в данной работе применяется специальное условие скользящего сопряжения (2):
(Б – бетон, Т - трос) и жесткого сопряжения, (2)
С учетом возрастающей сложности возводимых сооружений, одним из наиболее перспективных направлений становится проектирование зданий с напрягаемыми элементами, которое представлено в работе. Основными преимуществами данного направления являются суммарная экономическая эффективность проведения монолитных работ и возведения сооружения в целом, сокращение расхода стали и бетона до 50%, а следовательно, и облегчение здания в 2-3 раза, уменьшение толщины перекрытия, значительное увеличение безопорных пролетов перекрытия, приобретение высокой несущей способности перекрытий всего за 3-4 дня, снижение суммарных затрат на строительство более чем в 2 раза.
Численное моделирование осадки комплекса трамплинов
Применение технологий математического моделирования используется для расчета грунтовых массивов под сооружениями лыжных трамплинов с учетом взаимного влияния фундаментов. Для этого разработана, конечно-элементная модель грунтового массива, находящегося под трамплинами спортивного комплекса. Проведены сравнительные расчеты в программных комплексах ANSYS/CIVILFEM и PLAXIS. Также произведен линейныйи нелинейный расчеты по деформациям массива грунта при совместном взаимодействии основания со всеми зданиями. Осадки одного из трамплинов комплекса (Hs140) и примыкающего к нему зданию, полученные при учете нелинейных свойств, не удовлетворили нормативным требованиям.
В результате, было предложено усиление насыпи и усиление подстилающего слоя, либо замена свайного фундамента на кессонный.
Список литературы:
Белов В. В., Образцов И. В. Компьютерное моделирование и оптимизирование составов строительных композитов. Монография. - Тверь: ТвГТУ, 2014. - 124 с.
Горлач Б. А., Шахов В. Г. Математическое моделирование. Построение моделей и численная реализация. — 2018. — 210 с.
Радчук В. В. Математическое моделирование в строительстве. — 2016. — 322 с.
Сидоров В. Н., Ахметов В. К. Математическое моделирование в строительстве. — 2017. — 250 с.