В процессе прочностного расчета определяются все возможные действующие на конструкцию силы, что необходимо для получения данных о допустимых значениях нагрузок на одном из начальных этапов проектирования всей конструкции. Расчет прочности позволяет создать максимально безопасную конструкцию тех же навесных фасадных систем, подобрать анкерный крепеж, учесть условия эксплуатации кляммерного соединения материалов облицовки, перфорированного крепежа и т.п. Прочностной расчет конструкции также очень важен при проектировании и возведении конструкций клееных двутавровых балок на основе OSB, постепенно завоевывающих популярность. Расчет прочности выполняется на основе данных о физических свойствах материалов и на результатах проведенных испытаний (прочностных), в процессе которых определяется допустимая нагрузка при различных схемах нагружения, нагрузка на вырыв анкера, ветровая нагрузка на всю конструкцию навесного фасада и иные подобные данные, включая влияние климатических условий.
Прочностной расчет конструкции обеспечивает надежность и долговечность изделия в процессе эксплуатации, позволяя оптимально подобрать материалы, обеспечить необходимый запас прочности с учетом сохранения материалоемости.
Расчет прочности, конечно, во многом, технический вопрос (применение систем анализа, сопротивление материалов, строительная механика), но, при этом, одновременно, процедура бюрократическая, так как многие работы выполняются на уровне документов, происходит постоянное обращение в нормативам и ГОСТам, к технической документации. Поэтому прочностной расчет конструкции выполняет технический специалист, знакомый с нормоконтролем, правилами оформления протоколов испытаний и прочими вопросами, более относящимися к бюрократии.
К задачам статической прочности и жесткости относятся
- статический анализ
- анализ устойчивости
Статический анализ позволяет осуществлять расчет напряженно-деформированного состояния конструкций под действием приложенных к системе постоянных во времени сил. На сегодняшний день это, пожалуй, наиболее востребованная в проектировании задача. Расчет позволяет оценить прочность разработанной конструкции по допускаемым напряжениям, определить наиболее слабые места конструкции и внести необходимые изменения (оптимизировать) изделие.
Статический анализ также позволяет
- учитывать геометрическую нелинейность
- учитывать нелинейные свойства материалов, а также анизотропию свойств
- определять напряженно-деформированное состояние с учетом температурных воздействий
- проводить расчеты контактных задач
Статический анализ позволяет решать задачи механики разрушения связанные с определением положения возможного возникновения трещин, а также возникновением в конструкции пластического шарнира.
Основными результатами статических расчетов являются:
- поля перемещений конструкции в расчетных точках конечно-элементной сетки
- поля деформаций
- поля компонентов напряжений
- энергия деформаций
- узловые усилия
- поля распределения коэффициента запаса по напряжениям по объему конструкции
Этих данных обычно достаточно для прогнозирования поведения конструкции и принятия решений для оптимизации геометрической формы изделия.
Анализ устойчивости важен при проектировании конструкций, эксплуатация которых предполагает воздействие сжимающих нагрузок. Этом анализ позволяет оценить запас прочности по так называемой. «критической нагрузке» – нагрузке, при которой в конструкции могут скачкообразно возникнуть значительные неупругие деформации, зачастую приводящие к ее разрушению или серьезному повреждению, в следствии потери устойчивой формы равновесия.
В качестве результатов определятся значения коэффициентов критической нагрузки, при которых происходит потеря устойчивости, а также соответствующие формы потери устойчивости.
