71 ных данных, параметрическому моделированию на основе базовых геометрических примитивов, внесению изменений в проект и его оптимизации. ANSYS снабжен обширным набором средств для создания геометрической модели объекта с большой детализацией (твердотельное моделирование, импорт модели, непосредственное создание модели), и способами построения ее конечно-элементного аналога (монтаж из простых составных частей, метод экструзии, независимый способ, и адаптивное построение). Учитывая, что в строительной отрасли широко применяются типовые конструкции и типовые проекты зданий и сооружений, а освоение ANSYS и других универсальных комплексов требует серьезной подготовки, нами разработаны экономичные алгоритмы и программы построения и расчета типовых зданий на языке APDL, которые можно использовать, как для анализа новых разработок, так и при реконструкции или модернизации существующих объектов. Эти программы содержат обобщающий набор входных команд для описания геометрии, свойств материалов и других, общих для всех разрабатываемых объектов параметров. Параметры могут принимать значения, указанные пользователем или вычисленные программой ANSYS. 1.9. Обоснование состава и структуры частных задач исследования Решение проблемы безопасности строительных объектов в условиях возникновения воздействий, не предусмотренных первоначальным проектом требует исследования особенностей деформирования и разрушения зданий и сооружений с развивающимися трещинами и дефектами. Наиболее целесообразным, а во многих случаях единственно возможным способом для этого является математическое моделирования с применение численных методов и ЭВМ. Выявление качественных закономерностей и получение количественных зависимостей, позволяющих прогнозировать поведение объекта в аварийных ситуациях возможно лишь при наличии достаточно точных математических моделей описания геометрии, механических свойств материалов, процессов разрушения. Учитывая проведенный анализ современного состояния и подходов к решению этой проблемы, пред |
вносимыми изменениями и такими основными объектами анализа, как перемещения, свойства материала, нагрузки, положение связеи-ограничений и размеры конечно-элементной сетки, т.е. дает возможность автоматизировать процесс за счет “интеллектуального” анализа, когда решение может приниматься на основе установленных соотношении, значении переменных и критериев. При этом АРБЬ предоставляет более развитые процедуры, относящиеся к проверке чувствительности решения к изменениям исходных данных, параметрическому моделированию на основе базовых геометрических примитивов, внесению изменений в проект и его оптимизации. ЛЫБУЭ снабжен обширным набором средств для создания геометрической модели объекта с большой детализацией (твердотельное моделирование, импорт модели, непосредственное создание модели), и способами построения ее конечно-элементного аналога (монтаж из простых составных частей, метод экструзии, независимый способ, и адаптивное построение). Учитывая, что в строительной отрасли широко применяются типовые конструкции и типовые проекты зданий и сооружений, а освоение А№ У8 и других универсальных комплексов требует серьезной подготовки, нами разработаны экономичные алгоритмы и программы построения и расчета типовых зданий на языке АРБЬ, которые можно использовать, как для анализа новых разработок, так и при реконструкции или модернизации существующих объектов. Эти программы содержат обобщающий набор входных команд для описания геометрии, свойств материалов и других, общих для всех разрабатываемых объектов параметров. Параметры могут принимать значения, указанные пользователем или вычисленные программой АЫ8У8. 1.7. Обоснование состава и структуры частных задач исследования Решение проблемы безопасности строительных объектов в условиях возникновения воздействии, не предусмотренных первоначальным проектом (реконструкция, надстройка, пристрой, встраивание новых зданий в 68 существующую застройку, изменение свойств грунта) требует исследования особенностей деформирования и разрушения зданий и сооружений с развивающимися трещинами и дефектами. Наиболее целесообразным, а во многих случаях единственно возможным способом для этого является математическое моделирования с применение численных методов и ЭВМ. Выявление качественных закономерностей и получение количественных зависимостей, позволяющих прогнозировать поведение объекта в аварийных ситуациях возможно лишь при наличии достаточно точных математических моделей описания геометрии, механических свойств материалов, процессов разрушения. Учитывая проведенный анализ современного состояния и подходов к решению этой проблемы, представляется целесообразным далее выделить и решить следующие задачи: 1. Создать базовую математическую модель для анализа процессов деформирования и разрушения пространственной системы «здание-фундаментоснование» при силовых и кинематических воздействиях и ее численный (конечно-элементный) аналог. Для реализации этой модели необходимо иметь обоснованный набор определяющих соотношений, описывающих механическое поведение материалов системы. Учитывая, что главным звеном в системе ЗФО является здание, именно его пригодность к эксплуатации представляет основной интерес, а вопросы прочности конструкции из кирпичнои кладки при сложном напряженном состоянии с учетом накопления повреждении в настоящее время пока не нашли отражения ни в нормах РФ ни в нормах зарубежных стран, требуется разработка модели механического поведения кладки, учитывающей структурное разрушение и деформационное * разупрочнение. 2. Для численной реализации модели механического поведения кирпичной кладки с учетом накопления повреждений требуются физико-механические характеристики реального структурно-неоднородного материала, которые в свою очередь зависят от деформационных и прочностных характеристик компонентов кладки (кирпича, раствора и армирующих сеток). Кроме того, для 69 В модели учтены все несущие ограждения и междуэтажные перекрытия. Перегородки и лестничные марши в модели не учитывались ввиду их незначительного веса по сравнению с весом несущих конструкций и перекрытий (перекрытия частично содержат в себе вес перегородок). В модели также учтены все проемы окон с их реальными размерами и с перемычками, материал которых отличен от материала несущих стен (перемычки бетонные, стены кирпичные). Двухскатная кровля здания и балконные плиты в данную модель не включены. Для учета веса кровли был использован дополнительный слой покрытия и ему присвоены свойства материала бетона. В строительной отрасли широко применяются типовые конструкции и типовые проекты зданий и сооружений, а освоение АЫБУЗ и других универсальных комплексов требует серьезной подготовки. Поэтому для выполнения численных исследований разработан алгоритм, а на языке параметрического проектирования АРБЬ составлена программа построения конечно-элементной модели системы ЗФО и расчета НДС элементов системы. Данная программа может быть использована, как для проектирования и анализа новых сооружений, так и при реконструкции или модернизации уже существующих объектов. Используя ее можно выполнить численный анализ по существу любой системы «здание-фундамент-основание», меняя значения соответствующих параметров в перечне входных команд. Дальнейшим шагом в совершенствовании техники использования языка АРБЬ применительно к рассматриваемому объекту, может стать вариантное проектирование. Ниже представлен процедурный алгоритм построения конечноэлементной модели системы ЗФО. 1. Процесс построения модели методом экструзии удобнее начинать с верхнего строения, т.е. здания, которое можно моделировать вместе с фундаментом. На условной отметке 0 (под подошвой фундамента) строятся двумерные области и на них наносится конечно-элементная сетка (рис.2.4). При разбиении сразу указываются свойства материалов верхнего строения модели 81 |