Научно-исследовательская работа студентов: Материалы юбилейной 60-й научной студенческой конференции. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2008. 325 с. Isbn 978-5-8021-0880-2

Вид материала

Научно-исследовательская работа

Содержание Секция «Начертательная геометрия и инженерная графика» Секция «Строительные конструкции» Цель работы Материалы плиты Об одной особенности Исследование вариантов

Подобный материал:

• Работа студентов материалы 58-й научной студенческой конференции, 3780.58kb.
• Программа 58-й научной студенческой конференции петрозаводск Издательство Петргу 2006, 841.28kb.
• Введение седьмая Межвузовская научная конференция продолжает обсуждение проблем межкультурного, 1199.81kb.
• Сборник статей ежегодной международной студенческой научно-практической конференции, 1058.05kb.
• «свое» и «чужое» в культуре народов европейского севера, 1556.91kb.
• В. М. Пивоев (отв ред.), А. М. Пашков, М. В. Пулькин, 3114.99kb.
• О хозяйства материалы студенческой научной конференции (18 февраля 3 марта 2008г.), 5864.74kb.
• Программа 61-й научной студенческой конференции (20-24 апреля) Петрозаводск, 854.03kb.
• Краткий курс высшей математики : учеб пособие для вузов / Б. П. Демидович, В. А. Кудрявцев., 1363.18kb.
• Актуальные социально-экономические и правовые аспекты устойчивого развития региона., 2089.17kb.

^

Секция «Начертательная геометрия и инженерная графика»

ПОСТРОЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
МЕТОДОМ ПРОЕКТИВНЫХ ПУЧКОВ

Зобкова М., Меньшова А.
Научные руководители — канд. тех. наук, доц. Марков Б. Г.,
ст. преп. Доспехова Н. А.

Основные принципы построения перспективы, заложенные древнегреческими учеными и развитые художниками, архитекторами и скульпторами эпохи Возрождения, прочно вошли в современную науку о построении перспективных изображений. Простота построения; достоверность получаемого изображения; возможность показать кажущиеся изменения размеров и формы объекта в зависимости от его положения и удаленности от наблюдателя; возможность получить наглядное изображение несуществующего (проектируемого) объекта и отобразить конкретную точку зрения, с которой он будет восприниматься, а, следовательно, и возможность в более короткие сроки проверить композиционное решение будущего сооружения — все это делает перспективное изображение неотъемлемым элементом архитектурного проекта. В зависимости от того, на каком этапе проектирования она выполнена
и какая цель при этом поставлена, перспектива может или своевременно выявить недостатки архитектурного решения, или показать достоинства уже законченного проекта. В первом случае, когда перспектива выполняется в процессе разработки композиции объекта, она имеет важное проверочное и корректирующее значение, а во втором представляет наглядную иллюстрацию уже законченного проекта.

Учитывая отмеченную важность перспективы для архитектурного проектирования, в курс начертательной геометрии, излагаемый студентам-строителям, внесен раздел, знакомящий последних с основными понятиями теории перспективы и способами ее построения. Однако из-за недостатка времени в упомянутом курсе приходится ограничиваться подробным изучением лишь одного из достаточно большого числа методов построения перспективы — метода архитекторов, который благодаря большой графической точности и простоте построения получил наиболее широкое, по сравнению с остальными методами, применение в практике архитектурного проектирования.

Представляемая работа позволяет, не тратя много времени и сил (так как частично основывается на знаниях, полученных при изучении предшествующих разделов начертательной геометрии), познакомиться еще с одним из методов — методом «проективных пучков». Этот метод рассматривает построение перспективы как построение дополнительной третьей центральной проекции по двум ортогональным проекциям. В его основе лежит схема Гаука, предложенная немецким ученым в 1883 г., сведения о которой в учебной литературе обычно не приводятся, а имеются только в специальной научной литературе.
^

Секция «Строительные конструкции»

ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТКИ КОЛОНН
В ПЛАНЕ ПЕРЕКРЫТИЯ

Новикова А.
Научный руководитель — канд. тех. наук, доц. Селютина Л. Ф.

Исследования по определению оптимального шага колонн выполнены для перекрытий двух типов: с балочными плитами и плитами, опертыми по контуру. Программой исследований предусмотрено выполнение 2 этапов.

Задачей исследования на первом этапе работы являлось определение оптимального положения колонн в плане перекрытия.

^ Цель работы — получение наиболее экономически выгодного решения. В качестве критериев эффективности приняты: нормальные напряжения _х, _у; касательные напряжения _ху; максимальные прогибы плиты f; коэффициент материалоемкости В работе рассмотрена монолитная железобетонная балочная и безбалочная плита с размерами в плане 18 × 18 м и различной сеткой колонн.

^ Материалы плиты: бетон тяжелый естественного твердения класса по прочности на сжатие В20; арматура периодического профиля класса АШ. Предварительно толщина плиты назначена по документам (СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. 80 с.; Руководство по проектированию железобетонных конструкций с безбалочными перекрытиями. М.: Стройиздат, 1979. 63 с.). Каждый из вариантов конструкции рассчитан на равномерно распределенную нагрузку. Расчеты выполнены по 1-й группе предельных состояний с помощью программ Lira 9.4 и Monomah 4.2. По результатам расчетов построены изополя напряжений и перемещений плиты, рассчитано необходимое количество рабочей арматуры и определена оптимальная толщина плиты для каждого из рассматриваемых вариантов.

На основании полученных результатов сделан вывод, что оптимальным является нестандартный вариант, но при его применении экономия затрат только на приобретение требуемого количества бетона составит сумму порядка 77,76 тыс. руб. Таким образом, при помощи грамотного вариантного проектирования можно получить экономию денежных средств в строительстве.

Расчет будет продолжен для другой сетки колонн. На втором этапе планируется исследование напряженно-деформированного состояния
и определение максимального шага колонн при возникновении аварийных состояний.

^ ОБ ОДНОЙ ОСОБЕННОСТИ
КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙ АППРОКСИМАЦИИ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Евсеева А.
Научный руководитель — доктор тех. наук, доц. Петров А. Н.

Для определения напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций в соответствии с действующими нормами строительного проектирования необходимо производить достаточно громоздкие расчеты. Это связано со спецификой работы железобетона как сложного неоднородного тела, где связь напряжений с деформациями имеет выраженный нелинейный характер. Получаемые при этом результаты, несмотря на большой объем вычислений, весьма приближенно отражают действительное распределение напряжений и деформаций. Применение компьютерных методов расчета позволяет значительно сократить трудоемкость расчета.

Одним из таких методов является метод конечных элементов (МКЭ). В рамках МКЭ конструкцию представляют в виде набора КЭ, связанных между собой в отдельных точках — узлах конечноэлементной сетки. Густота сетки и тип конечных элементов оказывают существенное влияние на величину перемещений в узлах и распределение напряжений. Одной из особенностей МКЭ является то, что вычисленные значения узловых перемещений всегда меньше получаемых аналитическими методами. С увеличением размерности задачи наблюдается односторонняя сходимость к точному решению.

Однако можно привести примеры, когда увеличение размерности задачи приводит к противоречивому результату. В качестве такого примера была рассмотрена на первом этапе балка-стенка из линейно-упругого материала на шарнирных опорах, загруженная сосредоточенной силой по середине пролета. Для сравнения были выбраны два варианта описания опоры: шарнирное опирание, принятое для стержневых элементов, и опирание через стальную пластину. В качестве параметра, отражающего напряженно-деформированное состояние конструкции
в целом, был принят прогиб балки-стенки в середине пролета. Для каждого из вариантов было сделано несколько приближений с увеличением густоты сетки конечных элементов. Как и следовало ожидать, увеличение числа КЭ в пролете балки-стенки сопровождалось увеличением прогиба. Расположение КЭ за осью опоры, что связано с центрированием опорной пластины, и сгущение сетки в опорной зоне приводят
к уменьшению прогиба. Можно высказать предположение, что переход к физически нелинейной модели железобетона с трещинами, когда жесткость КЭ существенно зависит от их напряженного состояния, также приведет к уменьшению прогиба по сравнению с упругой задачей. Более точный ответ на этот вопрос, а также количественная оценка отмеченного влияния являются предметом дальнейших исследований.


^ ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАНТОВ
КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ
МОНОЛИТНЫХ РЕБРИСТЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ
С БАЛОЧНЫМИ ПЛИТАМИ

Тяпков М.
Научный руководитель — канд. тех. наук, доц. Селютина Л. Ф.

Проведен численный эксперимент на базе программного обеспечения «ЛИРА, версия 9.4» по созданию принципиально различающихся расчетных моделей монолитных ребристых перекрытий с балочными плитами. В качестве основы для исследования принято конструктивное решение перекрытия, предложенное в справочном пособии по проектированию железобетонных конструкций под редакцией А. Б. Голышева (1985).

Направлением исследования является определение напряженно-деформированного состояния перекрытия в зависимости от выбора типа КЭ пластин, с учетом вариантов задания геометрии конструкции. Ребра во всех моделях представлены универсальным пространственным стержневым КЭ. При задании КЭ для пластин имеется выбор между универсальным прямоугольным КЭ плиты и универсальным прямоугольным КЭ оболочки. При задании простой геометрии перекрытия нет различий в усилиях и перемещениях, и полученные результаты идентичны традиционному ручному расчету, но с некоторыми уточнениями, касающимися наличия крутящего момента, возникающего как результат учета пространственной работы конструкции. Крутящий момент в стержнях мал, и им можно пренебречь ввиду большой жесткости ребер на кручение, а в пластинчатых элементах он сравним с изгибающими моментами и должен учитываться при расчете армирования. При задании усложненной геометрии перекрытия с использованием жестких подвесов на результатах расчета сказывается, каким типом КЭ моделируются пластины. При использовании КЭ плиты в пластинах нет мембранных усилий, а продольные силы в стержнях есть, но они достаточно малы. Если пластины моделировать как КЭ оболочки, то в них возникают мембранные усилия, что является следствием корректного моделирования перекрытия. Их величины, а также величины продольных сил в стержнях превосходят изгибающие и крутящие моменты,
и пренебречь ими при расчете армирования невозможно.

Анализ результатов показывает, что модель с усложненной геометрией, в которой пластины представлены КЭ плиты, удовлетворительно отражает работу конструкции, поскольку не может быть значительных продольных сил в ребрах, к которым приводит модель с использованием КЭ оболочки. Данное обстоятельство можно отнести как к погрешности расчетной модели, так и к особенности используемого програм-
много обеспечения. Иначе модель с усложненной геометрией, как и реальная конструкция, не может не иметь мембранных усилий, определение которых возможно только при использовании КЭ оболочечного типа.