Ученые подведомственного Минобрнауки России Пензенского государственного университета (ПГУ) готовы предложить строительной отрасли и машиностроению уникальную программу, способную рассчитать в кратчайший срок допустимую нагрузку на конструкцию и деталь. Возводить дома, мосты, промышленные объекты станет возможным намного быстрее. Программа также воспроизведет расчет необходимого «усиления» существующих построек. Об этом сообщил ТАСС доцент ПГУ Денис Тарасов.
В инженерной практике часто при обследовании зданий и сооружений возникает вопрос по определению способности несущих конструкций воспринимать нагрузки, действующие в данный момент. Например, снежные зимы представляют большой риск для многих строений. Тонны снега и наледи несут дополнительную нагрузку. Известны случаи обрушения покрытий жилых и общественных зданий. В строительной практике также при реконструкции зданий и инженерных сооружений довольно часто меняется функциональное назначение объекта. Это влечет за собой изменение в его планировке и конструктивных решениях. Вместе с тем многие материалы, использованные при строительстве, уже не отвечают требованиям. Требуется их замена или усиление.
«Это приводит к изменению эксплуатационных нагрузок, а также геометрических характеристик и вариантов сопряжения несущих элементов. Безусловно, в таком случае меняются расчетные модели составных частей рассматриваемых механических систем, а, следовательно, и распределение напряжений и деформаций по их длине», — рассказал один из разработчиков программы для ЭВМ, канд. техн. наук, доцент базовой кафедры «Автоматизированные системы безопасности имени О. Л. Шаповала» на базе закрытого акционерного общества «ЦеСИС НИКИРЭТ» Денис Тарасов.
Кроме того, с годами меняются нормативные документы, предъявляющие требования к уже эксплуатируемым зданиям и сооружениям.
«Проверки должны вестись с учетом реальных свойств материала. Причем в ряде случаев нормами проектирования допускается возникновение пластических деформаций. В связи с этим возможна эксплуатация строения при развитии пластических деформаций в материале конструкций. Оценить это нужно очень быстро, а современные методы, к сожалению, этого не позволяют сделать», — поделился Денис Тарасов.
Научный коллектив ПГУ: канд. техн. наук, доцент кафедры «Автоматизированные системы безопасности имени О. Л. Шаповала» Денис Тарасов, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Вычислительная техника» Максим Митрохин, студент ПГУ Александр Еремин, решил взяться за эту проблему и нашел уникальное решение. Принимать решение о необходимости усиления зданий они предлагают при помощи программы определения допустимой нагрузки на изгибно-жесткую нить.
Изгибно-жесткая нить (провода электрических и телеграфных сетей, антенны, цепи висячих мостов, цепи корабельных якорей, тросы канатных дорог, подвесные дороги, детали из композиционных материалов, висячие покрытия, кабели, струны, ремни и др.) — это модель, использующаяся для расчета стальных тросов (строительный элемент). Гибкие нити используются в строительстве для висячих конструкций.
«Мы ежедневно находимся в подобных сооружениях, где стальные тросы играют большую роль. Это покрытия общественных зданий, инженерных сооружений, мосты, канатные дороги. Для того чтобы рассчитать нагрузку на стальной трос, синтетический канат или какие-либо висячие конструкции используется модель гибкой нити», — поясняет Денис Тарасов.
В настоящее время такие расчеты в основном выполняются при проектировании зданий. А во время эксплуатации расчет несущих элементов весьма затруднен. Для того чтобы проверить их, например, при перепланировке постройки, необходимо выполнить десятки расчетов, задействовать несколько специалистов. Здесь большую роль играет человеческий фактор — расчеты могут быть не точными.
«А наша особенность в том, что мы пошли от обратного. Мы готовы проверять в настоящее время эксплуатируемые здания и инженерные сооружения. В программу вносятся конструктивные параметры: габариты конструкции, параметры и характеристики материалов. Эта программа после введения геометрических и физических параметров материала оценивает, отвечает конструкция современным требованиям или нет», — рассказал Денис Тарасов.
Отметим, что ученые учитывают и фактор изношенности несущих конструкций. Их параметры определяются с помощью инструментальных исследований на месте.
Специалист на основании программных расчетов сможет подготовить подробный отчет о состоянии здания или сооружения. При необходимости дать рекомендации, например, об усилении конструкции дополнительными стальными тросами.
Ученые ПГУ предлагают заменить традиционный способ оценки зданий и сооружений на автоматизированный. Это позволит принимать быстрые и точные решения.
Способ найдет свою нишу и в машиностроении: при проектировании противотаранных барьеров шлагбаумного типа с основными несущими элементами, выполненными из стальных или синтетических канатов.