Экспериментальные методы исследования конструкций

УДК 620.17
ББК 38.7-02
П26
Рецензенты:
кандидат технических наук С.А. Матвеюшкин, 
директор ООО «НПЦ САУ-30» (г. Мытищи);
кандидат технических наук, доцент И.И. Ранов, 
доцент кафедры инженерных изысканий и геоэкологии НИУ МГСУ 
 
Перунов, Александр Сергеевич. 
П26	 	
Экспериментальные методы исследования конструкций [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / А.С. Перунов, В.А. Ермаков, А.Н. Шувалов ; Минис-терство 
науки и  высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский Мос-ковский государственный строительный университет, кафедра испытания сооружений. — Электрон. дан. и прогр. (17,0 Мб). — Мос-ква : Издательство МИСИ – МГСУ, 
2023. — URL: http://lib.mgsu.ru. — Загл. с титул. экрана.
ISBN 978-5-7264-3336-3 (сетевое)
ISBN 978-5-7264-3337-0 (локальное)
В учебно-методическом пособии приведены теоретические сведения об основах компьютерного анализа напряженно-деформированного состояния строительных конструкций при проведении экспериментальных исследований при статических и динамических нагрузках. Задачи 
компьютерных практикумов посвящены анализу влияния условий закрепления, определению 
прогибов, определению внутренних усилий  и учету повреждений в моделях. В каждом практикуме даны краткие теоретические сведения о рассматриваемой задаче, указан порядок выполнения 
работы и проведен анализ полученных результатов.
Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения.
Учебное электронное издание
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2023

Учебное электронное издание
Перунов Александр Сергеевич, Ермаков Валентин Алексеевич, 
Шувалов Александр Николаевич
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
Учeбно-мeтодичecкоe поcобиe 
Редактор  Т.Н. Донина
Корректор В.К. Чупрова
Верстка и дизайн титульного экрана Д.Л. Разумного 
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS6, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 13.11.2023. Объем данных 17,0 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................................................................  5
1. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ УЗЛОВ ОПИРАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.............  6
2. КОМПЬЮТЕРНАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ.....................................................19
3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 
ДЛЯ АНАЛИЗА ИХ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ....................25
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИИ 
ДЛЯ АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ........................................................................45
5. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ БАЛОК...........................................................................59
6. КОМПЬЮТЕРНАЯ ОЦЕНКА ПРОГИБОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ............................69
7. ПОДБОР НАГРУЗОК ПРИ ИСПЫТАНИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 
НА УСТОЙЧИВОСТЬ.....................................................................................................................82
8. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 
ПРИ КОЛЕБАНИЯХ........................................................................................................................90
Библиографический список...........................................................................................................................98

ВВЕДЕНИЕ
Цель учебно-методического пособия — ознакомление обучающихся с основами компьютерного анализа напряженно-деформированного состояния строительных конструкций при 
проведении экспериментальных исследований при статических и динамических нагрузках. 
Пособие включает 8 компьютерных практикумов, посвященных анализу влияния условий закрепления, определению прогибов, определению внутренних усилий  и учету повреждений 
в моделях.
Для каждого практикума приведены краткие теоретические сведения о рассматриваемой 
задаче, указан порядок выполнения.
В рамках компьютерных практикумов рассмотрены типовые задачи, позволяющие использовать расчетные комплексы максимально рационально при выполнении экспериментальных 
исследований, моделирование шарниров и жестких заделок в программном комплексе, основанном на методе конечных элементов.

1. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ
УЗЛОВ ОПИРАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В практике выполнения экспериментальных исследований при установлении действительной работы строительных конструкций часто стои́ т задача выявления условий опирания 
(определение граничных условий) строительных конструкций. Установление оптимального 
способа опирания в значительной степени влияет на достоверность определения напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкций. Учет податливости узлов и соединений 
элементов строительных конструкций также влияет на полученный результат. Выявлению 
способа опирания смежных строительных конструкций экспериментальным путем предшествует выполнение предварительного поверочного расчета. Результаты экспериментальных 
исследований пространственных строительных конструкций и использование современных 
расчетных комплексов позволяют корректировать расчетные данные, уточнять поправочные 
коэффициенты и т.д.
Также рассмотрена задача в программе «Лира-САПР», в которой разобрано сопряжение 
массива из объемных тел и массива из оболочечных элементов. Примером могут служить 
кирпичная кладка и опирание на нее монолитной железобетонной плиты.
Создадим новую задачу — Сопряжение объемное оболочка (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Создание новой задачи
Создадим первый узел (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Создание узла

Копированием уже имеющегося создадим еще два узла (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Копирование узла
Создадим два вспомогательных стержня путем добавления элемента Указать узлы курсором (рис. 1.4.)
Рис. 1.4. Добавление элементов
Создадим вспомогательные пластины для дальнейшего построения объемного тела, для 
чего с помощью функции Перемещение образующей создадим 4 пластины в направлении Z из 
созданных ранее двух стержней. Для этого в окне Перемещение образующей укажем количество повторений — 4 на высоту 1 м (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Создание первой группы элементов по образующей
Создадим из полученных пластин объемное тело, состоящее из объемных элементов. Для 
этого в окне Перемещение образующей, предварительно выключив галочку Создание стержней и пластин, в направлении dY создадим 9 элементов на длину 2,25 м (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Создание второй группы элементов по образующей

Удалим вспомогательные элементы стержней. Для этого в закладке Фильтр для элементов, поставив галочку в строке По виду КЭ (КЭ — конечный элемент), выберем Стержни. 
Наж-мем Подтвердить. Удалим выбранные элементы кнопкой клавиатуры Delete.
Удалим вспомогательные элементы пластин: в закладке Фильтр для элементов, поставив 
галочку в строке По виду КЭ, выберем Четырехузловые КЭ. Наж-мем Подтвердить. Удалим 
выбранные элементы кнопкой клавиатуры Delete (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Удаление вспомогательных пластин
Нажать Упаковка схемы.
Используя функцию копирования элементов, скопируем массив из объемных элементов в 
направлении X на расстояние 2,5 м. Таким образом, мы создали геометрию двух параллельных стен (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Создание массива

Создадим оболочечные элементы конструкций перекрытия (рис. 1.9). Для этого создадим 
вспомогательные стержневые элементы, встроенные в объемные элементы стены: с помощью 
функции Добавить элемент создадим стержень через 4 узла внутренней стены (для наглядности выделено стрелочкой).
Рис. 1.9. Создание оболочек перекрытия
С помощью функции Фильтр для элементов выделим элементы Стержни. Все необходимые элементы окрасятся в красный цвет.
Создадим из выделенных вспомогательных стержней с помощью функции Перемещение 
образующей элементы перекрытия (рис. 1.10). Для этого в окне Перемещение образующей создадим по 7 элементов в направлении X на расстояние 2 м.
Рис. 1.10. Создание элементов перекрытия

Выделим вспомогательные стержни с помощью функции Фильтр для элементов и удалим 
их (рис. 1.11).
Рис. 1.11. Удаление вспомогательных стержней
Снова упакуем схему, нажав кнопку Упаковка схемы.
Выделим с помощью функции Фильтр для элементов элементы пластин (рис. 1.12).
Рис. 1.12. Выделение элементов пластин