ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ СЕМИЭТАЖНОГО ЖИЛОГО ДОМА В SCAD++

Развитие современной строительной индустрии неразрывно связано с внедрением цифровых технологий, позволяющих повышать качество и скорость проектирования зданий. Сегодня SCAD++ широко используется специалистами в качестве инструмента для создания виртуальных моделей зданий, проведения расчетов и оценки прочностных характеристик конструкций [1],[2].

Семиэтажный жилой дом относится к категории средних высотных зданий, обладающих достаточно сложной структурой, обусловленной большим количеством конструктивных элементов и неоднородностью нагрузок. Именно поэтому особую важность приобретает корректное моделирование всей совокупности факторов, влияющих на поведение конструкции под нагрузкой [3].

Основная задача исследования заключалась в разработке надежной цифровой модели рассматриваемого жилого дома, предназначенной для последующего проведения инженерных расчетов и принятия обоснованных технических решений.

Разработка цифровой модели начинается с подготовки геометрической основы будущего здания. Топологическая структура создается поэтапно, начиная с размещения основных несущих элементов (колонн, стен, перекрытий) и заканчивая введением второстепенных компонентов (оконных проемов, лестничных маршей и др.) [1].

Тип конечного элемента определяет точность представления физического состояния материала и повышает реалистичность результатов расчетов. Таким образом, правильное определение типа конечного элемента — ключевой фактор успеха любого расчета [3]. Объемные элементы обычно представляют в виде тетраэдров или призматических форм, а плоскостные конструкции удобнее выражать треугольными или четырехугольными пластинчатыми элементами.

Механические свойства материалов играют значительную роль в оценке поведения конструкции. Поэтому важным элементом процесса проектирования является задание соответствующих характеристик материалов: плотности, модуля упругости, коэффициента Пуассона и предела прочности [2].

Особым вниманием пользуются вопросы назначения граничных условий и действующих нагрузок. Только реалистично представленные воздействия позволят получить достоверные результаты расчета, служащие базой для принятия верных проектных решений [1].

После завершения этапа подготовки модели была проведена серия расчетных экспериментов, включавшая оценку внутренних усилий, напряженно-деформированного состояния и устойчивости конструкции. Выполненный расчет подтвердил адекватность модели, показывая хорошее совпадение теоретических и эмпирических значений.

Наиболее высокие внутренние усилия были выявлены в зонах сопряжения колонн с фундаментом, что привело к необходимости усиления армирования именно этих областей [2]. Подобная мера оказалась эффективной и обеспечила необходимое усиление конструкции.

Обобщая результаты проведенных расчетов, можно утверждать, что разработанная цифровая модель надежно отражает действительное состояние конструкции и способна стать инструментом поддержки решений при дальнейшем проектировании и возведении аналогичного типа зданий [3].

Разработанная цифровая модель семиэтажного жилого дома в SCAD++ продемонстрировала свою надежность и эффективность. Благодаря правильному выбору конечных элементов, учету реальных физических свойств материалов и корректной постановке граничных условий, удалось получить полную картину напряженного состояния конструкции и выявить потенциально опасные зоны.

Результаты проведенного исследования подтвердили перспективность применения цифровых технологий в проектировании и снизили вероятность появления недостатков и дефектов в процессе возведения зданий [1]−[3].