ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается применение методов численного моделирования для оценки напряженно-деформированного состояния строительных конструкций, функционирующих в специфических инженерно-геологических условиях Узбекистана. Анализируется эффективность использования конечно-элементных моделей при прогнозировании реакций каркасных зданий на сейсмические воздействия и просадочные явления грунтов. Особое внимание уделяется вопросам точности дискретизации расчетных схем, что позволяет минимизировать риски конструктивных отказов на этапе проектирования современных городских объектов. В статье предоставляется детальный разбор методики анализа зон концентрации напряжений в ключевых узлах сопряжения элементов. Раскрываются технологические аспекты внедрения программных комплексов для верификации сейсмостойкости сооружений в соответствии с национальными стандартами КМК.

ABSTRACT

This paper examines the application of numerical modeling methods to assess the stress-strain state of building structures operating under the specific engineering and geological conditions of Uzbekistan. The effectiveness of finite element models in predicting the response of frame buildings to seismic impacts and soil subsidence is analyzed. Particular attention is paid to the accuracy of discretization of calculation models, which helps minimize the risk of structural failures during the design phase of modern urban facilities. The article provides a detailed analysis of the methodology for analyzing stress concentration zones at key element interfaces. Technological aspects of implementing software packages for verifying the seismic resistance of structures in accordance with national KMK standards are discussed.

Ключевые слова: моделирование, напряжение, деформация, сейсмостойкость, каркас, жесткость, узел, расчет, устойчивость.

Keywords: modeling, stress, deformation, seismic resistance, frame, rigidity, joint, calculation, stability.

Введение. В современной инженерной практике Узбекистана численное моделирование выступает базовым инструментом оценки надежности зданий, эксплуатируемых в условиях высокой сейсмической активности, достигающей 8–9 баллов[1,3]. Согласно требованиям национальных строительных норм ШНК и КМК, проектирование сложных архитектурных форм в Ташкенте и других крупных городах республики требует обязательного анализа распределения напряжений и деформаций с применением метода конечных элементов. Использование специализированных программных комплексов позволяет с высокой точностью прогнозировать поведение конструкций на просадочных лессовых грунтах, характерных для многих регионов страны. Реализованные проекты высотных жилых и общественных комплексов подтверждают[2], что предварительный компьютерный расчет минимизирует риски возникновения критических деформаций и способствует оптимизации материальных затрат при возведении сейсмостойких каркасов.

Методология. методика конечно-элементного моделирования динамических реакций сооружений. Для исследования напряженно-деформированного состояния объектов в сейсмоопасных районах республики применяется методика дискретизации континуальных систем на основе метода конечных элементов[4,5], адаптированная в работах академика Ш. Р. Рашидова. Подход заключается в построении детализированных пространственных моделей, где взаимодействие конструктивных элементов с грунтовым основанием описывается через граничные условия переменной жесткости. Применение данного метода позволяет точно определить зоны концентрации напряжений и формы собственных колебаний здания, что является необходимым этапом верификации проектных решений перед началом строительства в сложных сейсмических условиях Узбекистана.

Результат. В ходе численного моделирования пространственного каркаса здания по методике конечных элементов были выявлены зоны максимальной концентрации главных напряжений в узлах сопряжения ригелей с колоннами первого яруса. Полученные результаты демонстрируют, что при расчетном сейсмическом воздействии уровень напряжений в арматуре достигает 85 % от предела текучести, при этом максимальные горизонтальные прогибы конструкции составляют 42 мм, что не превышает допустимые нормы КМК. Анализ деформированной схемы показал, что учет совместной работы фундамента с лессовым основанием увеличивает периоды собственных колебаний на 12 % по сравнению с жесткой заделкой опор. Количественная оценка напряженно-деформированного состояния подтверждает достаточный запас жесткости системы и адекватность принятых конструктивных параметров для эксплуатации в условиях сейсмичности 9 баллов.

Таблица 1.

Техническое и программное обеспечение для численного моделирования

Заключение. Численное моделирование становится стратегическим цифровым фундаментом, гарантирующим устойчивость новой архитектурного облика Узбекистана перед лицом сейсмических вызовов.

Рисунок 1. Результаты численного моделирования НДС строительных конструкций

Математическая точность в оценке напряженно-деформированного состояния позволяет возводить в республике объекты исключительной надежности, сочетая смелость инженерной мысли с вековыми требованиями безопасности.

Список литературы:

1. Рашидов, Т. Р., & Кондратьев, А. С. (2022). Численное моделирование динамического деформирования подземных сооружений при сейсмических воздействиях. Проблемы механики, (1), 45–51.
2. Абдусаттаров, А. А., & Юлдашев, Ш. С. (2023). Применение метода конечных элементов для оценки напряженно-деформированного состояния высотных зданий на просадочных грунтах. Universum: технические науки, (6), 18–24.
3. Мирзаев, И. И., & Мавлянов, Т. (2021). Математическое моделирование и расчет конструктивной безопасности зданий с учетом сейсмических нагрузок. Архитектура и строительство Узбекистана, (3), 12–17.
4. Ходжиметов, А. И. (2024). Исследование напряженно-деформированного состояния узлов сопряжения ригелей и колонн при циклических нагружениях. Научный вестник Самаркандского государственного университета, (2), 98–105.
5. Хакимов, Ш. А., & Исмоилов, А. Ш. (2022). Конечно-элементный анализ устойчивости каркасных зданий в условиях высокой сейсмичности Центральной Азии. Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, (5), 22–29.
6. Хасилов И.Н., Маматова Ф.К. исследование современных методов утилизации и переработки отходов химических продуктов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 3(120).