Моделювання будівельних конструкцій

Моделюванням називаються дослідження, що проводяться на моделях або реальних установках із застосуванням методів теорії подоби при постановці та обробці результатів експерименту.

Подібними вважають явища, у яких усі параметри (повна подоба) або найбільш суттєві (неповна подоба) відрізняються від відповідних параметрів іншого явища у певне (постійне) число разів, яке називається масштабом.

Ознаками подібності явищ є чисельно однакові критерії. Подібність явищ може бути фізичною та математичною. У фізично подібних явищах усі процеси мають однакову фізичну природу. При математично подібних явищах процеси мають різну фізичну природу, але описуються однаковими рівняннями.

Під моделями розуміють установки, комбінації окремих елементів або суму логічних уявлень, що відтворюють явища або групу явищ, подібних до вивчених.

Моделі поділяють на математичні (що дозволяють реалізувати математичну подобу), геометричні (що дають лише геометричне подобу без відображення природи явищ, що відбуваються), фізичні моделі (що зберігають подобу основних фізичних процесів досліджуваного явища).

Метод моделювання один із найбільш раціональних, зручний і доступний для дослідів та спостережень, сприяє економії засобів і матеріалів та скорочення часу, а також дає можливість проведення більш глибоких та великих експериментальних досліджень. Перевагою цього методу є також можливість узагальнення дослідів, поширення отриманих результатів не тільки на один зразок, що моделюється, але і на цілу групу явищ, пристроїв, подібних до моделюваного зразка і відтворюваних врізних масштабах.

Моделювання будівельних конструкцій має на увазі експериментальне дослідження напружено-деформованого стану споруди, виконаної у вигляді моделі певного масштабу. Залежно від цілей у процесі моделювання виявляють загальну картину роботи споруди та її несучу здатність та отримують повні та докладні відомості про напружено-деформований стан. Відповідно до зазначених цілей розробляють методики досліджень, багато в чому схожі з методиками дослідження натурних конструкцій.

Метод моделювання може бути застосований при вивченні на моделях проектованих споруд для вибору

раціонального проектного рішення. Це дає можливість своєчасно внести у проект корективи, що скоротить обсяг випробувань натури.

Особливо велика роль модельних випробувань складних споруд – просторових конструкцій, тонкостінних оболонок. Методи розрахунку їх базуються на низці гіпотез, що вводяться без певного обґрунтування. Тому необхідно детальне вивчення роботи таких споруд експериментальним шляхом. При цьому на початку проводяться дослідження моделей малого масштабу, уточнюється та виправляється проект конструкції і потім виконуються дослідження великомасштабних моделей із матеріалів, тотожних натурним та геометрично подібних до них. На цих моделях досліджується здатність споруд, що несе, або їх напружено-деформований стан.

Залежно від цілей та методики можуть моделюватися такі параметри:

умови впливу різних видів навантажень на будівлі, споруди (побудова макета споруди, на якому моделюються лише контури та характеристики зовнішніх поверхонь);
розрахункові схеми будівель та споруд для здійснення експериментально-механічних розрахунківзамість теоретичних; при цьому моделлю є механічний прилад, що автоматично вирішує для даної схеми рівняння будівельної механіки;
елементи споруд з метою виявлення напруженого стану по поверхні та у перерізах;
будівлі, споруди для уточнення розрахункових схем, характеру тріщиноутворення та схеми руйнування;
будівлі та споруд для виявлення їх дійсної роботи.

Моделювання може бути фізичним та математичним.