ivdon3@bk.ru
Рассмотрено регулирование напряженно-деформированного состояния плиты перекрытия с целью выбора оптимального конструктивного решения каркаса уникального здания. Предложено три варианта конструктивных решений с варьированием армирования плиты и сечений вертикальных элементов каркаса. Численный эксперимент выполнен методом конечных элементов с использованием программного комплекса Лира-САПР. Для повышения точности полученных результатов произведены расчеты с учетом нелинейной работы материалов. Расчетная модель плиты перекрытия включает в себя физически нелинейные оболочечные конечные элементы. Нелинейные загружения моделировались с учетом ползучести бетона. По результатам проведенных расчетов выполнен анализ прогибов плиты перекрытия и расхода материалов. Численный эксперимент позволил предложить целесообразное конструктивное решение по каркасу уникального здания.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, уникальное здание, физическая нелинейность, закон деформирования, каркас здания
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Уникальное здание центра науки и искусства смоделировано в качестве варианта комплексного освоения территории старого ипподрома в г. Ростов-на-Дону. Выполнен анализ формообразования вертикальных внешних коммуникационных параметрических структур для сферического объекта. По результатам рассмотрения десяти форм определена рациональная форма «Тюрбан», которая сохраняет постоянный комфортный уклон, а при чрезвычайных ситуациях может перейти в автономный режим с сохранением жёсткости конструкции. Визуализация интегрирования объекта в городскую среду осуществлено в Rhino 3D с помощью программы визуального языка программирования Grasshopper. Путем комбинирования специализированных нодов осуществлено моделирование дорог и объемной геометрии зданий, объекта исследования, зонирование и считывание информации с окружающей территории. Полученная модель позволяет оценить эстетичность и комфортность городской среды в случае строительства нового объекта.
Ключевые слова: уникальные здания, моделирование, параметрическая архитектура, городская среда, Grasshopper
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.9 - Строительная механика
Расчет на прогрессирующее обрушение с вариацией и сравнением различных сценариев осуществлён для каркаса уникального высотного здания многофункционального комплекса. На первом этапе производен расчет в квазистатической постановке, определены максимальные прогибы для двух сценариев разрушения. Требования по состоянию ограниченной работоспособности в условиях прогрессирующего обрушения выполняется. На втором этапе произведен расчет в динамической постановке. Предварительно выполнен модальный анализ каркаса с целью определения форм колебаний, которые будут соответствовать предполагаемым деформациям сооружения в случае возникновения и развития процесса прогрессирующего обрушения. Установлено, что максимальный прогиб плиты при расчете в динамической постановке на 27.6% больше, чем в квазистатической. Остаточный прогиб после затухания колебательного процесса на 4.6% меньше, чем в статическом расчете. Следовательно, объект исследования является безопасным с точки зрения возможности возникновения экстренной ситуации, сопровождающейся частичным разрушением несущих конструкций.
Ключевые слова: прогрессирующее обрушение, метод конечных элементов, параметрическая архитектура, уникальные здания, динамическая постановка
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки) , 05.23.17 - Строительная механика
В статье рассмотрено двухэтапное моделирование объекта параметрической архитектуры сложной параметрической формы. На первом этапе исследована эволюция формообразования аналитической поверхности, полученной вращением кривой Ламе в плоскости, перпендикулярной оси вращения, с учетом изменений интенсивности закругления углов формы в горизонтальной плоскости. Для решения задачи определения поверхности объекта параметрической архитектуры, устойчивой к аэродинамическому воздействию, на втором этапе проведено исследование винтовых параметрических поверхностей. Численный эксперимент с использованием метода конечных элементов в ПК ANSYS позволил построить новую аналитическую поверхность с различным углом закручивания плит перекрытий в виде суперэллипса по высоте уникального здания. Предлагаемая методика исследования и применения возможностей эволюции формообразования позволяет перейти к модернизации BIM технологий при проектировании уникальных зданий и сооружений.
Ключевые слова: параметрическая архитектура, эволюция формообразования, аэродинамика, метод конечных элементов, аналитические поверхности
Фрактальная геометрия применяется при разработке новых конструкций на основе принципов фрактального формообразования и исследовании поколений фрактальных структур. Поколения структуры характеризуется оптимизацией исходной геометрии в процессе итерирования. Фрактальные структуры старших поколений обладают лучшими показателями надежности. Целью исследования является разработка алгоритма моделирования новых конструкций на основе принципов фрактального формообразования. Развитие фрактальных структур требует создания новых технологий и материалов.
Ключевые слова: фрактальная структура, поколения, фрактальная геометрия, формообразование, саморазвивающиеся структуры, уникальные конструкции, 3D моделирование
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
В статье рассмотрено моделирование ветрового воздействия на объекты параметрической архитектуры. Для определения оптимальной формы поверхности исследована эволюция формообразования аналитической поверхности, образующаяся конгруэнтными кривыми в параллельных плоскостях, полученная вращением треугольника Рело с плоскостью, перпендикулярной оси вращения. По результатам численного эксперимента с использованием метода конечных элементов определена рациональная аналитическая поверхность объекта параметрической архитектуры, устойчивая к ветровому воздействию. Получены динамические характеристики объекта параметрической архитектуры. Даны рекомендации по уточнению методики определения ветровой нагрузки для зданий и сооружений сложной геометрической формы.
Ключевые слова: параметрическая архитектура; ветровая нагрузка; модальный анализ; пульсационная составляющая; каркас здания; метод конечных элементов
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Целью работы является исследование характера раскрытия трещины свободно опертой балки прямойгольного сечения, выполненной из упруго-пластического материала. В ходе численного экперимента варьируюется высота раскрытия и начальная форма трещины. В качестве параметра для оценки несущей способности балки выбран коэффициент интенсивности напряжений. Численный эксперимент выполнен с использованием метода конечных элементов в программном комплексе ANSYS. На основании полученных результатов даны практические рекомендации по снижению концентрации напряжений в основании трещин.
Ключевые слова: трещиностийскость, коэффициент интенсивности напряжений, несущая способность, упруго-пластический материал, метод конечных элементов
В статье исследованы принципы параметрического моделирования и проектирования зданий, архитектурный образ которых представляет собой поверхность спиралевидной циклической модели с окружностями переменного радиуса в плоскостях пучка, заданных по координатам через функции соответствующих поверхностей в программном комплексе САПФИР. Приведены исследования зависимостей параметров функции поверхности, способы задания поверхностей в ПК САПФИР с последующим экспортом в ПК ЛИРА.
Ключевые слова: параметрическая архитектура, формообразование объекта, оболочка, формульная поверхность, поверхность с окружностями переменного радиуса, уникальное здание
В статье рассмотрен вопрос устойчивости плоской формы изгиба тонкостенных стержней на примере стальной двутавровой балки. Для исследования балки, загруженной сосредоточенным моментом и силой, использовалась программа LTBeam и программный комплекс ANSYS. Выполнено сравнение результатов, полученных численными методами с критической силой, полученной по методу, описанному в Еврокоде EN1993-1-1.
Ключевые слова: устойчивость плоской формы изгиба, двутавровая балка, критическая сила, метод конечных элементов
Теория о фракталах применима для создания реальных объектов и для проектирования элементов каркаса или всего здания целиком. Для исследования фрактальных форм используется инновационная программа, разработанная авторами. Объектом исследования является трехмерный фрактал Мандельброта. С использованием метода конечных элементов моделируются 3D фракталы разных мощностей. Разработана новая терминология, применяемая к 3D фракталам. Исследование структур фракталов разных мощностей реализуется с применением коэффициента мощности структуры. Концепция формообразования 3D фрактала может быть использована при проектировании уникальных зданий и сооружений.
Ключевые слова: фрактал, фрактальная геометрия, множество Мандельброта, пространственный фрактал,фрактальная структура, метод конечных элементов
В статье выполнено сравнение двух вариантов каркаса высотного здания с целью определения наиболее выгодного варианта по критерию окупаемости инвестиционного проекта. Выполнен расчет экономического эффекта от устройства аутригерного этажа в каркас 24-этажного двухсекционного жилого дома с подземной автостоянкой в городе Ростов-на-Дону. Рассмотрены различные модели реализации продажи жилых и административных помещений.
Ключевые слова: аутригерный этаж, высотное здание, инвестиционная модель, индекс доходности, срок окупаемости, модель реализации продаж
В статье рассмотрено моделирование процесса разработки массива грунта при устройстве основания многоэтажного здания в условиях плотной городской застройки. Исследовано напряженно-деформированное состояние грунтового массива, рассмотрены различные конструктивные решения подпорной стены для снижения величины осадок фундамента существующего здания. Даны рекомендации об оптимальном конструктивном решении подпорной стены.
Ключевые слова: плотная городская застройка, подпорная стена, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние грунта, грунтовый массив
В статье изложены основные понятия трехмерного аналога множества Мандельброта и фрактальной архитектуры. Изложены идеи фрактального формообразования структуры в процессе параметрического и фрактального проектирования. Предложен алгоритм визуализации фракталов в геометрические формы, реализованный в программе «3D моделирование фракталов», разработанной авторами. Сложная фрактальная структура трехмерного фрактала Мандельброта исследуется послойно и сравнивается с буддийскими мандалами и архитектурой пагод.
Ключевые слова: фрактал, фрактальная геометрия, множество Мандельброта, пространственный фрактал, 3D моделирование фрактала, фрактальная структура, формообразование
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
В работе рассмотрена проблема оценки устойчивости высотных зданий к прогрессирующему обрушению. Выполнен анализ существующих методик по расчету каркаса здания на прогрессирующее обрушение. Даны рекомендации по повышению несущей способности железобетонных элементов каркаса при аварийных воздействиях. Предложено имитационное моделирование аварийного воздействия с использованием метода конечных элементов при расчете каркаса здания на прогрессирующее обрушение; моделирование и исследование напряженно-деформированного состояния отдельных элементов каркаса здания на действие взрывной нагрузки; моделирование и исследование устойчивости к прогрессирующему обрушению каркаса высотного здания; разработка конструктивных решений по повышению устойчивости к прогрессирующему обрушению.
Ключевые слова: прогрессирующее обрушение, аварийное воздействие, метод конечных элементов, моделирование каркаса здания, напряженно-деформированное состояние
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.00 - Строительство и архитектура , , 05.23.17 - Строительная механика
В статье рассмотрены основные законы дигитального формообразования объектов, содержащих в себе принципы формирования параметрических структур. Особенность подхода заключается в том, что построение модели осуществляется заданием переменных характеристик. Строительные объекты проектируются как единое целое, и изменение одного параметра приводит к автоматическому изменению связанных с ним атрибутов и всей модели.
Ключевые слова: дигитальная архитектура, параметрическое проектирование, динамичность, самоорганизация, непрерывно-топографическая поверхность, уравнение Кассини, математические алгоритмы, скриптовый метод
05.23.21 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности