Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Южно-Уральский государственный университет (НИУ)»

Архитектурно-строительный институт

Кафедра "Строительные конструкции и сооружения"

Реферат

по дисциплине «Численные методы расчета строительных конструкций»

по теме: «Переход от реального объекта к расчётной схеме»

Выполнил: студент Помазков Н.В. Группа: АСЗ-304 Проверил: доцент Мусихин В.А.

Челябинск, 2022

Содержание

1. 
   Переход от реального объекта к расчётной схеме…………………………….3
   
2. 
   Заключение……………………………………………………………………..13
   
3. 
   Библиографический список……………………………………………………14
   

В фундаментальных науках исследуются свойства и характеристики идеализированных конструкций, сделанных из сплошных изотропных материалов, работающих в нейтральной окружающей среде. Из реальной конструкции выкристаллизовываются её атрибутивные признаки, совокупность которых представляет собой расчётную схему (идеализированную конструкцию).

Формализация — это процесс перехода от реального объекта к расчётной схеме. (Рис.1)


Рис.1

Имея расчётную схему, можно использовать математический аппарат для решения прикладных задач. Все формулы для расчётных схем выводятся логически с помощью математических преобразований. Получив расчётные теоретические формулы, возвращаемся к реальному объекту, и коррелируем полученные формулы к существующим особенностям реального объекта.

Корреляция — это процесс перехода от расчётной схемы к реальному объекту. (Рис.1)

В прикладной строительной науке производится учёт всех особенностей работы настоящих строительных конструкций, изготовленных из реальных строительных материалов, воспринимающих различные агрессивные внешние воздействия.

---

Например:

• 
  в пластмассовых конструкциях - вид сварки (газовоздушная или контакт­ная), реологические свойства, химическая агрессивность окружающей среды и т. д.
  
• 
  в железобетоне - длительность действия нагрузки, влажность окружающей среды, вид поверхности арматуры, наличие преднапряжения и т. д.
  
• 
  в деревянных конструкциях - порода древесины, направление усилия (вдоль или поперёк волокон), сучковатость, наличие нагельных соединений и т. д.
  
• 
  в металлических конструкциях - наличие сварных швов, устойчивость (общая и местная), наличие рёбер жёсткости, наличие болтовых соединений и т. д.
  

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. (Рис. 2; Рис.3)



(Рис.2)


При изучении поведения сложной системы её расчленяют на более простые подсистемы: плоские или пространственные рамы, несущие стены и их фрагменты, плиты перекрытий, фундаменты.

Однако при выборе расчетной схемы следует придерживаться следующих правил:

1. 
   Расчетная модель работы сооружения должна быть достаточно простой. Целесообразно иметь не одну модель, а систему аппроксимирующих моделей, каждая из которых имеет свои границы применения.
   
2. 
   Аппроксимирующая модель работы проектируемого объекта должна правильно и полно отражать работу реального объекта, т.е. соответствовать
   

механизмам его деформирования и разрушения.


Например: при расчетах на прочность изгибаемая балка должна противостоять моменту и поперечной силе, а при оценке жесткости для балки определяется прогиб; подпорная стенка рассчитывается на устойчивость против опрокидывания и на прочность основания по сжимающим напряжениям; сваи рассчитываются на вдавливание/ выдергивание по грунту и на прочность по материалу (при внецентренном сжатии / расстяжении), кроме того, для изгибаемой сваи проверяется заделка в основание, а при расчете по перемещениям для фундамента определяется осадка.

---

3. 
   Принимаемая расчетная гипотеза должна ставить рассчитываемую конструкцию в менее благоприятные условия, чем те в которых находится действительная конструкция.
   

Инженерная схематизация строительного объекта связана с использованием допущений (гипотез), позволяющих математически описать учитываемые

реальные свойства конструкций и материалов. Приемы схематизации – общепринятые постулаты: закон Кулона, закон Гука, 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 ключает 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 топологическими свойствами: 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.
В расчетной схеме стержни заменяются их осями, опорные устройства – идеальными опорными связями, шарниры предполагаются также идеальными (в которых отсутствует трение), усилия на стержни принимаются через центры шарниров.

Любое сооружение представляет собой пространственный объект.

Действующая на него внешняя нагрузка также является пространственной. Значит, и расчетную схему сооружения надо выбирать как пространственную. Однако такая схема приводит к сложной задаче составления и решения большого числа уравнений. Поэтому реальное сооружение (рис. 6, а) стараются привести к плоской системе (рис. 6, б).


(Рис.6)

Выбор и обоснование расчетной схемы – задача чрезвычайно ответственная, сложная, требующая высоких профессиональных навыков, опыта, интуиции, в определенной мере – искусства.

---

Особенностью выбора расчетной схемы состоит диалектическая противоречивость задачи. С одной стороны естественно желание учесть в расчетной схеме как можно большее число факторов, определяющих работу сооружения, так как в таком случае модель становится близкой к реальному сооружению. В то же время стремление учесть множество факторов, среди которых есть и основные и второстепенные, перегружают математическую модель, она становится чрезмерно сложной, для ее решения потребуются большие затраты времени, применение приближенных методов, что в свою очередь может увести далеко от реальной картины. Актуальны и по сей день рекомендации С.П.Тимошенко в отношении процесса вычислений·, которые можно перенести и на выбор расчетной схемы: "...Можно считать заведомо неточно, а лишь

приближенно. Нужно только точность вычислений согласовать с необходимой для приложений точностью результатов".

Следует отметить, что для одного и того же сооружения можно выбирать разные расчетные схемы. Выбор хорошей расчетной схемы приводит к экономии вычислений и точности результатов расчета.

Расчетные схемы сооружений можно классифицировать по-разному.

Например, различают плоские и пространственные расчетные схемы, расчетные схемы по типу или способу соединения элементов, по направлению опорных реакций, по статическим и динамическим особенностям и т.д.

Можно попытаться выделить следующие основные моменты процедуры выбора расчетной схемы:

• 
  схематизации геометрии конструкции, состоящая в представлении ее в виде набора одно- двух- и трехмерных элементов, тем или другим образом связанных между собой;
  
• 
  идеализация свойств конструкционных материалов путем задания диаграммы деформирования, т.е. закона связи напряжений и деформации при нагружении;
  
• 
  ограничение на величину возникающих в конструкции перемещений, например, по сравнению с размерами конструкции.
  
• 
  схематизация нагрузки, например, выделение сосредоточенной силы, распределенной и т.д.;
  

На практике широкое распространение получили стандартные расчетные схемы – стержни и системы из них, плиты, оболочки, массивы т.д. В курсе строительной механики считают расчетную схем заданной и основное внимание уделим именно стандартным расчетным схемам.

---

Расчётная схема конcтpyкции cоcтоит из ycловных элементов: cтеpжней, плаcтинок, соединенных между собой в узлах связями (с помощью сварки, болтов и т. д.) и включает также ycловно пpедcтавленные нагpyзки и воздейcтвия. Чаcто эти элементы и их гpyппы можно с доcтаточной cтепенью точноcти cчитать абcолютно жеcткими телами. Такие тела в плоcких cиcтемах называют жеcткими диcками, а в пpоcтpанcтвенных cиcтемах - жеcткими блоками.

Используются элементы разных типов:

1. 
   плиты – элементы, толщина которых t меньше остальных размеров a и b; плиты могут быть прямыми (рис.7, г), и кривыми в одном или двух направлениях (рис. 7, д, е). Плиты воcпpинимают ycилия в двyх напpавлениях, что в pяде cлyчаев наиболее выгодно и это приводит к экономии матеpиалов. Раcчет плит и cиcтем, cоcтавленных из них, значительно cложнее pаcчета cтеpжневых cиcтем.
   

массивные тела — элементы, все три размера которых одного порядка (рис. 7,ж).



Простейшие сооружения, состоящие из таких элементов, можно подразделять на следующие типы – стержневые сооружения (рис. 8, а, б), складчатые сооружения (рис. 8, в), оболочки (рис. 8, г) и массивные

сооружения − подпорные стенки (рис. 8, д) и каменные своды (рис.8, е):

(Рис.8)

2. 
   стержни – прямые или криволинейные элементы, поперечные размеры a и b которых намного меньше длины l (рис.7,а,б,в).
   

Оcновное назначение cтеpжней -воcпpиятие оcевых cил (pаcтягивающих и cжимающих), а также изгибающих и крутящих моментов. Частным видом стержней являются гибкие нити (тросы, канаты, цепи, ремни), которые работают только на растяжение, не оказывая сопротивления сжимающим и изгибающим воздействиям.

Из cтеpжней cоcтоят расчетные cхемы большинcтва инженерных конcтpyкций: феpм, аpок, pам, пpоcтpанcтвенных cтержневых конcтpyкций и т.д.


Заключение

Первым шагом при анализе работы конструкции является упрощение задачи. Реальный объект заменяют расчетной схемой.

Чтобы выбрать расчетную схему, нужно из множества внешних воздействий, геометрических особенностей объекта и физических свойств материала выделить наиболее существенные в данной задаче и отбросить слабо влияющие на результат анализа. Степень упрощений зависит от требуемой точности, математических возможностей, а также от того, какая сторона явления рассматривается в задаче. При выборе расчетной схемы приходится идеализировать геометрические параметры объекта, физические свойства материала, внешнее воздействие, опоры и связи.

---

Смотрите также файлы

• Политический режим это комплекс методов и средств, через которые реализуется политическая власть. Тоталитарный режим.docx

• Город как муниципальное образование. Виды городов.doc

• Измерение длинны, массы и плотоности вещества.docx

• Использование.docx

• 1. цели освоения дисциплины.pdf