Использование объемных суперэлементов при нелинейных расчетах плитно-балочных конструкций в вычислительном комплексе ПРИНС

Описана методика нелинейного статического расчета комбинированных плитно-балочных конструкций с использованием конечных элементов, построенных с применением трехмерной теории упругости и пластичности. При этом используются многослойные элементы плит и оболочек, а также многослойные объемные балочные элементы (суперэлементы), позволяющие рассчитывать конструкции, выполненные из неоднородных материалов, в том числе и железобетонные. В большинстве применяемых в настоящее время программных комплексах конечные элементы балок строятся либо на основе классической теории сопротивления материалов, либо на основе трехмерной теории упругости. При использовании трехмерной теории вводятся ограничения по форме и размерам поперечных сечений, а все характеристики приводятся к точкам, лежащим в торцевых сечениях балок на их осях. Оба этих подхода затрудняют одновременный учет физической и геометрической нелинейности, поэтому разработка альтернативных методик нелинейного статического расчета конструкций является актуальной задачей. Для устранения этого недостатка в данной работе предложен суперэлемент для моделирования железобетонных колонн и балок в составе комбинированных плитно-балочных расчетных схем. На сегодняшний день аналоги предлагаемого суперэлемента для расчета железобетонных конструкциях отсутствуют в известных коммерческих конечно-элементных продуктах. Приведенная методика адаптирована к вычислительному комплексу ПРИНС, разрабатываемому авторами для использования в инженерно-технических и научных целях. Для демонстрации возможностей этого комплекса приведен тестовый пример расчета несущей способности двухэтажной рамы. Вычислительный комплекс ПРИНС может быть эффективно использован инженерами проектных и научных организаций для решения инженерных задач, связанных с расчетом железобетонных конструкций.