Аннотация 3
Введение 6
1 Выбор конструкции причала 8
2 Физическая постановка задачи 12
3 Математическая постановка задачи 14
4 Описание типов элементов 19
5 Построение геометрических моделей 20
6 Построение конечно-элементных моделей сваи 22
7 Напряженно-деформированное состояние сваи при статическом
нагружении 26
Заключение 29
Литература
В настоящее время строительство характеризуется высокими темпами внедрения новых материалов, конструктивных решений, методов расчета, методов производства работ. Поэтому важную роль играют методы экспериментального исследования сооружений. В области исследования поведения строительных конструкций, в последнее время, наблюдается всё более широкое применение автоматизированных систем для оценки текущего технического состояния строительных конструкций и сооружений.
Сооружения подвергнуты различного рода деформациям, которые вызваны конструктивными особенностями, природными условиями и деятельностью человека.
Мониторинг за деформациями сооружений начинают с момента их возведения и продолжают в процессе эксплуатации. Автоматизированные системы контроля технического состояния сооружений позволят эффективно использовать всю мощь объекта с возможностью своевременно предупреждать об остаточном ресурсе сооружений. В связи с этим, контроль технического состояния несущих конструкций должен носить систематический характер и позволять осуществлять оценку происходящих изменений на основе количественных критериев, т.е. основываться на процедурах выявления соответствия фактической жесткости, прочности и устойчивости элементов конструкции нормативным требованиям. Для определения и отслеживания этих параметров необходим мониторинг.
В настоящее время большое внимание уделяется мониторингу напряженно-деформированного (НДС) конструкций.
Целью данной работы является изучение НДС на примере одной сваи и сравнение разных способов ее конечно-элементной аппроксимации.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выбор конструкции причала;
2. Формулировка физической и математической постановки задачи;
3. Построение геометрической модели сваи;
4. Разбиение модели на конечные элементы;
5. Задание граничных условий;
6. Задание контактного взаимодействия «свая-скальное основание»;
7. Приложение нагрузки;
8. Выбор места расположения датчиков;
9. Сравнение результатов.
В ходе работы была выбрана конструкция причала, сформулированы физическая и математические постановки задачи, построена геометрическая модель, которая была разбита на конечные элементы, также были заданы граничные условия и контактное взаимодействие «свая-скальное основание», далее была приложена нагрузка и, исходя из НДС, выбраны места расположения датчиков. Данные задачи были выполнены для балочной и оболочечной моделей. В заключении можно сказать, что трудоемкость построения балочной модели ниже, чем оболочечной, также для построения оболочечной модели задействуется больше вычислительных ресурсов. Балочная модель предпочтительна для расчета одной сваи. Оболочечная модель подходит для расчета более сложных конструкций, где необходимо корректное описание взаимодействий между силовыми элементами, такие как места соединения ригелей и свай.
Основываясь на изученном материале, в дальнейшем планируется создать систему мониторинга причальной конструкции, которая позволит создавать КЭМ конструкции, отслеживать НДС в режиме реального времени. Для решения данной задачи можно использовать балочную модель, оболочечную или комбинированную модель, которая будет сочетать преимущества данных моделей.
