Разработка и численная реализация методов определения напряженно-деформированного состояния пространственных плитно-оболочечных железобетонных конструкций с учетом физической нелинейности, трещинообразования и приобретаемой анизотропии

Цель работы — исследование, развитие, численная и программно-алгоритмическая реализация инкрементальной модели деформирования железобетона и методов расчета железобетонных конструкций при сложных напряженных состояниях с учетом физической нелинейности, анизотропии и конструктивной неоднородности (на основе новой системы физических соотношений в конечных приращениях с учетом различных факторов физической нелинейности и анизотропии, соответствующих малоитерационных алгоритмов расчета, критериев прочности, построение многофакторных конечноэлементных моделей зданий и сооружений, в том числе уникальных). Для достижения указанной цели решаются следующие задачи:– исследование, развитие, численная и программно-алгоритмическая реализация расчетной модели деформирования железобетона при различных напряженных состояниях в инкрементальной форме с учетом физической нелинейности компонент железобетона, трещинообразования и приобретаемой в результате трещинообразования неоднородности и анизотропии и малоитерационных алгоритмов расчета на ее основе;– исследование, развитие, численная и программно-алгоритмическая реализация многофакторной системы критериев прочности для железобетонных элементов при сложных напряженных состояниях;– построение и верификация пространственных конечноэлементных моделей, решенных в железобетоне.Метод проведения работы — используются современные достижения в области вычислительной математики, строительной механики и механики деформируемого твердого тела, прежде всего в части теории и практики метода конечных элементов. Разработка, тестирование и апробация авторских программных модулей выполнена на основе использования языка программирования высокого уровня, для решения отдельных вспомогательных задачприменялись также системы компьютерной математики. Следует отметить, что использовались верифицированные в системе Российской академии архитектуры и строительных наук программные комплексы, реализующие известные численные методы строительной механики для проведения расчетного обоснования строительных конструкций, зданий, сооружений и комплексов.Результаты работы: результаты обзорно-аналитического исследования моделей деформирования железобетона, прежде всего, нелинейных, учитывающих процессы трещинообразования; результаты обзорно-аналитическогоисследования методов расчета железобетонных конструкций при сложных напряженных состояниях с учетом физической нелинейности, анизотропии и конструктивной неоднородности; результаты обзорно-аналитического исследования критериев прочности железобетонных конструкций; обоснованно выбраны наиболее актуальные подходы к моделированию и разработана численная реализация методики; обоснованно выбран программный комплекс, реализующий качественные подходы к решению нелинейных задач с учетом физической, геометрической и конструктивной нелинейности; на базе пользовательских материалов разработана подключаемая библиотека на языке типа Fortran, реализующая модель материала для объемного и плоского напряженного состояния, для разработанной модели материалов проведена верификация, получены соответствующие результаты.В целом, инновационный потенциал проведенных научных исследований состоит в переходе к более совершенным системам и методам расчета и строительного проектирования, основанным на апробированной деформационной модели железобетона с трещинами и реализованной в виде методики и алгоритма физически нелинейного расчета плитнооболочечных и объемныхжелезобетонных элементов. Степень внедрения. Результаты проведенных научных исследований были апробированы на научных семинарах и при выступлениях руководителя и исполнителей на всероссийских и международных конференциях и симпозиумах; выполнена реализация на основе разработки авторского программно-алгоритмического обеспечения. В целом, полученные результаты имеют хорошую перспективу внедрения в расчетную практику специализированных проектных и конструкторских организаций. В частности, результаты исследований в виде физических соотношений, методики и алгоритма физически нелинейного расчета плитно-оболочечных и объемных железобетонных элементов предназначены для внедрения в нормативные документы, программы и программные комплексы по автоматизированному расчету и проектированию строительных конструкций, зданий и сооружений.Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР: планируется внедрение результатов выполнения проекта в расчетную практику образовательных, научно-исследовательских, проектных и конструкторских организаций.