A szerkezet tervezési sémája - a szerkezeti mechanikában , a szerkezet egyszerűsített képe, számításra elfogadott. Többféle számítási séma létezik, amelyek különböznek a számítás alapjául szolgáló fő hipotézisekben, valamint a számításhoz használt matematikai apparátusban. Minél pontosabban felel meg a számítási séma a tényleges szerkezetnek, annál időigényesebb a számítása.
A számítási séma feltételes elemekből áll: rudak , lemezek , héjak, tömbök és kötések.
A rudakat rúdszerkezetek (pillérek, gerendák , ívek stb.), ilyen szerkezetek rendszereinek ( tartók , keretek , hálóhéjak), valamint síkszerkezetek (például teherhordó falak) hozzávetőleges kiszámításához használják. épületek).
A síkszerkezetek (épületek falai és födémei) végeselemes módszerrel történő számításánál a három- és téglalap alakú lemezek a fő végeselemek .
A héjak egy számítási séma különféle térszerkezetekhez (kupolák, boltozatok, kagylók).
A tervezési sémákban a tömböket általában a fesztávolság szerkezetek nem deformálható támaszaiként használják összenyomható alapon.
A tervezési sémák linkjei összekapcsolják az egyes elemeket, valamint a szerkezetet az alappal. A tervezési sémákban a kapcsolatok a rendszertől elvont szabadsági fokok számában különböznek. A kapcsolatok lehetnek diszkrétek és elosztottak (folyamatosak). Az elosztott kapcsolatokkal összekapcsolt rudakat és lemezeket kompozit rudaknak és lemezeknek nevezzük [1] .
A többszintes épület összetett térrendszer, amely az emeletek számától, a szerkezeti rendszer jellemzőitől és a meglévő terhelésektől függően különböző tervezési sémák segítségével, változó részletességgel kerül kiszámításra. A modern tervezési gyakorlatban az épület számítását általában speciális programokkal végzik számítógépes technológia segítségével [2] [3] .
Egydimenziós tervezési sémával az épület konzolos vékonyfalú rúdnak vagy rudak rendszerének tekinthető, rugalmasan vagy mereven rögzítve az alaphoz. Feltételezzük, hogy egy rúd vagy rudak rendszerének keresztirányú körvonala változatlan.
Kétdimenziós tervezési sémával az épület sík szerkezetnek tekinthető, amely csak olyan külső terhelést képes fogadni, amely a síkjában hat. A függőleges teherhordó szerkezetekben fellépő erők meghatározásához feltételesen feltételezzük, hogy mindegyik ugyanabban a síkban helyezkedik el, és azonos vízszintes elmozdulással rendelkeznek a padló szintjén.
A háromdimenziós tervezési sémával az épületet olyan térrendszernek tekintjük, amely képes érzékelni a rá ható terhelések térbeli rendszerét.
A diszkrét tervezési sémákban az ismeretlen erőket vagy elmozdulásokat véges számú rendszercsomópontra határozzák meg algebrai egyenletrendszerek megoldásával. A diszkrét számítási sémák a legalkalmasabbak a végeselemes módszerrel történő számításhoz. Az ilyen sémákat széles körben használják nemcsak rúdrendszerek, hanem tömör lemezek és héjak modellezésére is.
A diszkrét kontinuum tervezési sémákban az ismeretlen erőtényezőket vagy elmozdulásokat folytonos függvényként adják meg az egyik koordinátatengely mentén. Az ismeretlen függvényeket egy közönséges differenciálegyenlet-rendszer határérték-feladatának megoldásával határozzuk meg. A diszkrét kontinuum tervezési sémákat különösen széles körben alkalmazták a múlt század 1960-as és 80-as éveiben a rendszeres nyíláselrendezésű többszintes épületek falainak és függőleges merevítő membránjainak számítására, amikor a számítógépek számítási lehetőségei nagyon korlátozottak voltak. Ezek a tervezési sémák a kompozit rudak elméletén alapulnak, amely 1938-1948. fejlesztette ki A. R. Rzhanitsyn [4] [5] . Nyilvánvalóan [6] -ban alkalmazták először a kompozit rudak elméletét . A továbbiakban R. Rosman, [7] . P. F. Drozdov [8] , D. M. Podolsky [9] és más szerzők a kompozit rudak elméletének különféle módosításait javasolták a megnövekedett emeletszámú épületek kiszámításához.
A kompozit rudak elméletében azt feltételezik, hogy a rudak csak hosszirányú erők és hajlítás hatására deformálódnak. Eközben a többszintes épületek függőleges merevségi membránjai gyakran olyan méretarányokkal rendelkeznek az épület tervében és magasságában, amelyekhez figyelembe kell venni a nyírási alakváltozásokat. A többszintes épületek térbeli kompozit rendszereinek számítását, figyelembe véve a nyírási alakváltozásokat, A. R. Rzhanitsyna kompozit rudak elméletének és V. Z. Vlasov vékonyfalú térrendszerek elméletének [10] szintézisén alapul , V. I. Lishak [2] [11] , B. P Wolfson [12] és más szerzők.
A kontinuum tervezési sémákban az ismeretlen erőtényezőket vagy elmozdulásokat két vagy három koordinátatengely mentén folytonos függvényként adják meg. Az ismeretlen függvények meghatározása egy parciális differenciálegyenlet-rendszer határérték-feladatának megoldásával történik. Egyes esetekben a kontinuum számítási séma alkalmazása lehetővé teszi a megoldást végső képletek formájában. Ezek az esetek azonban nagyon ritkák. Ezért ilyen számítási sémát ritkán használnak.
Példák a nyílásokkal ellátott fal kétdimenziós tervezési sémáira, amelyek az épület merevségének függőleges membránja, a jobb oldali ábrán láthatók.