Реализация инженерных задач с применением современных расчетных комплексов

ООО «ЦЭИПСК» применяет альтернативные способы расчета сложных инженерных задач с применением метода конечных элементов в современных расчетных комплексах.

Современные программные комплексы предназначены как для проведения инженерного анализа напряженно-деформирования состояния конструкций и узлов, так и для научно-исследовательских целей.

Как правило, расчётные комплексы имеют пакет модулей, содержащих определенный набор действий, необходимый для построения конечно-элементной модели и проведения операций с ней. Программы имеют широкие возможности решения инженерных задач как в линейной, так и нелинейной постановке.

Расчетные обоснования для проведения натурных испытаний кирпичных сводов

Силами ООО «ЦЭИПСК» была реализована задача по определению действительной несущей способности кирпичных сводов и ее подтверждению натурными испытаниями на реальном объекте. 

Рисунок 1 – Общий вид исследуемых кирпичных сводов

Для анализа пространственной работы конструкции сводов было принято решение моделировать систему, состоящую из трех пролетов.

В результате расчета были получены значения напряжений в кладке кирпичных сводов и линии действия главных напряжений. Эти данные были необходимы для расстановки тензодатчиков и проведения натурных испытаний.

Рисунок 2 – Рисунок сверху: участок приложения проектной нагрузки; рисунок снизу – изополя напряжений

Рисунок 3 – Линии действия главных напряжений в крестовом своде

Рисунок 4 – Расстановка тензодатчиков на кирпичном своде

Рисунок 5 – Расстановка тензодатчиков на кирпичном своде 

Расчеты бочарных сводов в линейной и нелинейной постановках

В рамках выполнения работ по обследованию технического состояния железобетонных бочарных сводов покрытия силами ООО «ЦЭИПСК» был произведен расчет с применением трехмерного моделирования.

Исследуемая конструкция выполнена в виде сборно-монолитных бочарных сводов пролетом 96,0 м и шириной 12,0 м. Каждый бочарных свод представляет собой двухшарнирную арку с предварительно напряженной затяжкой. Бочарные своды связаны в многоволновую систему. Опорные зоны оболочки очерчены по коноидальной поверхности, обеспечивающей плавный переход от кругового поперечного сечения средней зоны к прямой линии опор.

Рисунок 6 – Общий вид обследуемых бочарных сводов покрытия

Построение геометрии модели осуществлялось в среде CAD-системы, которая в дальнейшем экспортировалась в программную среду. Преимуществом примененного расчетного комплекса является его тесная интегрированность практически со всеми CAD-системами.

Рисунок 7 – Геометрическая модель бочарных сводов в CAD-системе

Рисунок 8 – Конечно-элементная модель бочарных сводов 

Задача оценки несущей способности решалась в нелинейной постановке с введением в расчет трехлинейной диаграммы деформирования бетона.

Рисунок 9 – Нелинейная постановка задачи оценки несущей способности бочарных сводов

В результате расчета прочности получены значения напряжений и деформация бочарных сводов покрытия, необходимые для оценки технического состояний данных конструкций и рекомендаций по дальнейшей безаварийной эксплуатации.

Рисунок 10 – Напряженно-деформированное состояние бочарных сводов покрытия

Контактное взаимодействие тел для случая усиления бутового фундамента железобетонной обоймой

Кроме того, специалистами ООО «ЦЭИПСК» был замоделирован случай контактного взаимодействия между поверхностями бутового фундамента исторического здания и конструкции усиления в виде железобетонной обоймы. В результате расчета получены значения напряжений, необходимые для расчетного обоснования данного усиления.

Рисунок 11 – Геометрическая модель бутового фундамента, усиленного железобетонной обоймой

Рисунок 12 – Полученные напряжения на контакте

Помимо перечисленного можно создавать, рассчитывать и описывать математические модели различных материалов, в том числе реализовывать контактные взаимодействия композиционных материалов, анализировать рост и развитие трещин. Квалификация и опыт сотрудников ООО «ЦЭИПСК» позволяют проводить сложные расчетные работы.