Методика построения моделей сложных оболочковых конструкций
Автор: Редькин Андрей Валерьевич, Тарасов Владимир Александрович, Барановский Михаил Юрьевич, Теплов Андрей Борисович
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статья в выпуске: 1 (40), 2016 года.
Бесплатный доступ
Оболочковые конструкции из железобетона являются одними из самых изящных и, в то же время, экономичных архитектурных решений, но обладают огромным недостатком, а именно, сложностью расчётов при их проектировании. Сегодня, благодаря внедрению современных компьютерных технологий в процессы проектирования строительных конструкций, увеличилась скорость расчётов и их точность. Метод конечных элементов в совокупности с современными компьютерными технологиями создаёт возможности для моделирования и расчёта конструкций любой сложности. В статье рассмотрен метод экспорта оболочковых конструкций из Revit в SCAD, с использованием на промежуточных этапах Autocad и сателлита SCAD - Форум. Метод рассмотрен на примере оболочки двоякой положительной гауссовой кривизны. Результатом применения метода является конечно-элементная модель железобетонной оболочки, которая полностью подготовлена для дальнейшего расчёта и анализа. Для проверки корректности данного метода проведено сравнение результатов расчёта модели, полученной рассмотренным способом и аналогичной, возведённой средствами SCAD. Проведена оценка целесообразности применения данного метода для дальнейшего развития использования Revit и SCAD в тандеме при проектировании конструкций оболочкового типа.
Сателлит форум, железобетонная оболочка
Короткий адрес: https://sciup.org/14322290
IDR: 14322290
Method for constructing models of complex shell structures
Shell structures made of reinforced concrete are one of the most elegant and at the same time cost-effective architectural solutions but have a huge deficiency namely the difficulty of the calculations in their design. Today thanks to the introduction of modern computer technologies in the processes of design of building structures, increased speed of calculations and their accuracy. Finite element method in conjunction with modern computer technologies creates opportunities for modeling and calculation of structures of any complexity. One of the possible decision is to use in tandem PC Revit and PC SCAD. PC Revit is one of the most popular program complexes for 3D modeling of constructions. PC SCAD is the most common calculating program in Russia. In the article on the example of shell with double positive Gaussian curvature is proposed and described method of exporting a model from PC Revit to PC SCAD using at intermediate stages PC Autocad and satellite of PC SCAD Forum. The result of application of this method is the finite element model of the reinforced concrete shell, which is fully prepared for further calculation and analysis. To verify the correctness of the method we compared the model obtained by the method of export and model made in PC SCAD. Moreover, it was conducted evaluation of time spent of the construction of models in both methods. The comparison showed that the time spent on getting the model with proposed method was 10 min while for the construction of the same structure only in PC SCAD took 40 min. In addition, this shell has a simple geometry respectively in the formation of more complex models the advantage in time consumption will be more sensible. At the same time, the comparison revealed a drawback in the process of approximation of the surfaces on the flat elements. This caused the formation of cracks in the joints of the top cover with lateral edges in the final model and as a consequence the difference in bending moments at the points of supporting of the cover on the racks. However, the uneven splitting was obtained only on the side faces and this shortcoming can be corrected in the PC SCAD with a small investments of time. Then there were illuminated other possibilities of the proposed method in the export of various forms of shells. Modeling of more complex shapes have shown that the proposed method of export gives large possibilities in the formation of structures of complex shapes, which are technically difficult to build in PC SCAD. Especially, proposed method allow to model qualitatively curved shells without joints, which are difficult to build only in PC SCAD
Список литературы Методика построения моделей сложных оболочковых конструкций
- Константинов И.А. Строительная механика. Примененение программы SCAD для расчёта стержневых систем. Учебное пособие. Часть 1. СПб.: Электронный вариант для сайта кафедры СМиТУ, 2003. 89 с.
- Константинов И.А., Лалин В.В., Лалина И.А. Строительная механика. Расчёт стержневых систем использованием программы SCAD. Учебно-методический комплекс. Часть 2. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. 229 с.
- Кардаенко А.П. Учебное пособие. SCAD Office. Шаг за шагом. СПб.: Проектно-строительная компания “КАПпроект”, 2011. 87 с.
- Карпиловский В.С., Криксунов Э.С., Маляренко А.А., Перельмутер А.В., Перельмутер М.А. SCAD OFFICE. Вычислительный комплекс SCAD. М.: Издательство СКАД СОФТ, 2009. 647 с.
- Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. М.: ДМК Пресс, 2007. 600 с.
- Карпиловский В. С., Криксунов Э.З., Маляренко А. А. SCAD OFFICE. Формирование сечений и расчет их геометрических характеристик. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. 80 с.
- Карпиловский В.С. SCAD OFFICE. Реализация СНиП в проектирующих программах. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. 288 с.
- Гордеев В.Н., Лантух-Лященко А.И., Пашинский В.А., Перельмутер А.В., Пичугин С.Ф. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. 482 с.
- Семенов А. А., Габитов А. И. Проектно-вычислительный комплекс SCAD в учебном процессе. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2005. 152 с.
- Труш. Л.И. Программно-вычислительный комплекс SCAD для расчета железобетонных конструкций: Учебное пособие. Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун.т. 2004. 101с.
- Егармин К.А., Сысоев Г.Ю., Ватин Н.И., Врублевская М.В. Анализ работы рамных узлов одноэтажного стального каркаса в условиях высокой сейсмики с использованием ПК “SCAD”//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. №. 2(29). С. 34-44.
- Савченко А.В., Соловьева К.И., Теплова Ж.С. Применение ПК SCAD для построения линии влияния изгибающего момента//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 7(22). С. 71-81.
- Барановский М.Ю., Тарасов В.А. Стандартизированные ферменные конструкции с уклоном 10% пролѐтами 24, 30, 36 метров//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 7. С. 93-101.
- Зимин С.С., Кокоткова О.Д. Беспалов В.В. Сводчатые конструкции исторических зданий//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 2(29). С. 57-72.
- Маляренко А.А. О взаимодействии SCAD и Revit//БСТ: Бюллетень строительной техники. 2011. № 12. 60 с.
- Кукушкин И.С. О взаимодействии SCAD и Revit//БСТ: Бюллетень строительной техники. 2011. № 12. 60 с.
- Тарасов В.А., Барановский М.Ю., Дуванова И.А., Сальманов И.Д., Павлушкина Ю.Е. Колебания стержневой системы с одной степенью свободы//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 10(37). С. 53-80.
- Комплекс программ SCAD Office -инструментарий инженера-проектировщика//Промышленное и гражданское строительство (ПГС): Ежемесячный научно-технический и производственный журнал. М.: Российская инженерная академия, 2004. №1. 64 c.
- Комплекс программ SCAD Office -инструментарий инженера-проектировщика//Промышленное и гражданское строительство (ПГС): Ежемесячный научно-технический и производственный журнал. М.: Российская инженерная академия, 2007. №3. 56 c.
- Комплекс программ SCAD Office -инструментарий инженера-проектировщика//Промышленное и гражданское строительство (ПГС): Ежемесячный научно-технический и производственный журнал. М.: Российская инженерная академия, 2007. №4. 60 c.
- Ватин Н.И., Синельников А.С. Большепролетные надземные пешеходные переходы из легкого холодногнутого стального профиля//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2012. № 1. С. 47-52.
- Гарифуллин М.Р., Семенов С.А., Беляева С.В., Порываев И.А., Сафиуллин М.Н., Семенов А.А. Поиск рациональной геометрической схемы пространственной металлической конструкции покрытия большепролётного спортивного сооружения//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 2(17). С. 107-124.
- Бондарев А. Б., Югов А. М. Оценка монтажных усилий в металлическом покрытии с учётом сборки//Инженерно-строительный журнал. 2015. № 4(56). С. 28-37.
- Muschanov V., Protopopov I., Korsun O., Garifullin M. (2015). Defenition of the Rational Geometry of the Cable-Beam Cover over Stadium Tribunes. Procedia Engineering. 2015. No. 117. pp. 1006-1017.
- Diagilev G.S. Pulkovo Airport terminal hall steel structure. Construction of Unique Buildings and Structures. 2015. No. 3(30). pp. 166-174.
- Vatin N.I, Sinelnikov A.S. (2013). Strength and durability of thin-walled cross-sections. Design, fabrication and economy of metal structures. 2013. pp. 165-170.
- Golubeva E.A. (2014). Structural shell as an embodiment of the architectural idea. New Ideas of New Century. 2014. No. 2. pp. 66-70.
- Hea Y., Zhoua X., Zhanga X. (2012). Finite element analysis of the elastic static properties and stability of pretensioned cylindrical reticulated mega-structures. Thin-Walled Structures. 2012. No. 60. pp. 1-11.
- Al Ali M. (2014). Compressed Thin-Walled Cold-Formed Steel Members with Closed Cross-Sections. Advanced Materials Research. 2014. No. 969. pp. 93-96.
- Pavlović M., Spremić M., Marković Z., Budevac D., Veljković M. (2014). Recent research of shear connection in prefabricated steel-concrete composite beams. Journal of Applied Engineering Science. 2014. No. 12. pp. 75-80.
- Björk T., Saastamoinen H. (2012). Capacity of CFRHS X-joints made of double-grade S420 steel. Tubular Structures XIV -Proceedings of the 14th International Symposium on Tubular Structures. 2012. pp. 167-176.
- Folic R. (2009). Durability design of concrete structures -Part 1: analysis fundamentals. Architecture and Civil Engineering. 2009. No. 7(1). pp. 1-18.
- Halil Sezen, Jack P. Moehle. Strength and deformation capacity of reinforced concrete columns with limited ductility. 13th World Conference on Earthquake Engineering Vancouver. B.C. Canada, 2004. 279 p.
- Eastman C., Jeong Y., Sacks R., Kaner I. (2009). Exchange model and exchange object concepts for implementation of national BIM standards. J. Comput. Civ. Eng. 2009. No. 24. pp. 25-35.
- Eastman C., Lee J., Jeong Y., Lee J. (2009). Automatic rule-based checking of building designs. Automation in construction. 2009. No.18. pp. 1011-1033.
- Ding L., Zhou Y., Akinci B. (2014). Building Information Modeling (BIM) application framework: the process of expanding from 3D to computable. Automation in construction. 2014. No. 46. pp. 82-93.
