1.5 Основные принципы выбора расчетных схем.

1. Применение расчетных моделей конструкций и воздействий, максимально полно представляющих интересующие свойства моделируемого ими объекта;

2. Учет особенностей работы конструкций (например, геометрической и физической нелинейности);

3. Учет истории возведения и нагружения конструкций;

4. Учет совместной работы несущих конструкций, фундаментов и основания;

5. Рассмотрение аварийных воздействий и ситуаций, защита конструкций от прогрессирующего обрушения;

6. Использование разных расчетных схем для описания различных состояний конструкции, (например, в зависимости от скорости, длительности, числа циклов и интенсивности нагружения);

7. Применение обоснованных и апробированных методик расчета;

8. Выполнение параллельных расчетов с использованием альтернативных расчетных средств;

9. Учет опыта проектирования, строительства, эксплуатации и экспериментальных исследований конструкций, подобных проектируемым конструкциям.

Расчетная схема должна быть выбрана и построена в соответствии с целью выполняемого расчета: она должна принципиально правильно отражать те особенности работы конструкций, оценку которых необходимо выполнить.

Одна из частых ошибок моделирования конструкций - чрезмерная детализация расчетной схемы, учет факторов, несущественно влияющих на искомые параметры конструкций. Очевидно, что точность моделирования строительных конструкций должна соответствовать точности используемых для расчета исходных данных, которая, как правило, невысока. Чрезмерная детализация модели приводит к повышению времени и трудоемкости расчета, к неизбежному росту количества ошибок, к более высоким погрешностям численного решения и к затруднению анализа результатов расчета.

1.5.1 Особенности работы с крупноразмерными задачами.

При анализе сложных и крупноразмерных задач целесообразно пользоваться приемами стратификации и фрагментации.

Стратификация заключается в представлении конструкции набором моделей (стратов), каждая из которых выявляет свои особенности напряженно-деформированного состояния конструкции.

Например, исследование работы системы вертикальных несущих элементов многоэтажного здания, оценку его общей жесткости и устойчивости при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок можно выполнить на основе модели, плиты перекрытий в которой служат только горизонтальными связями между вертикальными элементами и могут иметь достаточно крупную разбивку на конечные элементы. Исследование же плиты перекрытия должно быть выполнено по другой модели, с подробной густой сеткой конечных элементов плиты, но учет влияния каркаса при этом может быть упрощен.

Модель 1

Модель 2

Рис. 14 Различные КЭ схемы каркаса здания

Принцип фрагментации заключается в том, что работают не со всей схемой сооружения, а с ее частью. Влияние на эту рассматриваемую часть конструкции отброшенной части, если это влияние существенно, учитывают посредством описания соответствующих граничных условий в узлах фрагмента, связывающих его с отброшенной частью.

Например, при фрагментации одной плиты перекрытия многоэтажного здания можно передать перемещения узлов сопряжения плиты с вертикальными элементами каркаса, получаемые из расчета модели здания в целом (рис. 15). ПК STARK ES позволяет передавать перемещения узлов из одной модели в другую и учитывать их совместно с другими нагрузками.

Рис. 15. Использование фрагментации при расчете плиты перекрытия здания: деформированная схема диска перекрытия, вызванная деформацией вертикальных элементов каркаса