Строительная Информатика

Специализированный курс, расчитанный на углубленное изучение информационных технологий, применительно к строительной отрасли.

Цель дисциплины:

Подготовка специалиста, владеющего основами строительной информатики и обладающего навыками работы с ПЭВМ при расчетах отдельных строительных конструкций, а также зданий и сооружений целиком.

Задачи освоения дисциплины:

дать студентам представление о численных методах расчета напряженно-деформированного состояния грунта и несущих строительных конструкций, их сущности и области применения; научить студентов пользоваться современными программными комплексами для расчета смещений и напряжений и интерпретировать полученные результаты.

Курс: 
2
Лекции: 

МКЭ – как один из численных методов решения задач механики сплошной среды.

Математическая основа МКЭ на примере треугольного элемента в двумерных (плоских) задачах.

 

 

Практические: 

Для выполнения практических работ понадобится програмам для математических расчетов.

Последняя версия с официального сайта разработчика MatLab не установливается под Windows 7, поэтому можно воспользоваться в учебных целях программой MatLab R2009a не требующей установки и стабильно работающей:

http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2165082

 Одно из назначений математики - служить языком общения между учеными и инженерами. Матрицы, дифференциальные уравнения, массивы данных, графики - это общие объекты и конструкции, используемые как в прикладной математике, так и в системе MATLAB. Именно эта фундаментальная основа обеспечивает системе MATLAB непревзойденную мощь и доступность. Стоит прислушаться к следующему афористичному мнению: "Причина, по которой MATLAB столь полезен для обработки сигналов, состоит в том, что он не проектировался специально для этой цели, а создавался для математиков".
Система MATLAB® - это одновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболее сильных сторон системы состоит в том, что на языке MATLAB могут быть написаны программы для многократного использования. Пользователь может сам написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде М-файлов. По мере увеличения количества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можно попытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит к концепции пакетов прикладных программ, которые представляют собой коллекции М-файлов для решения определенной задачи или проблемы.
В действительности пакеты прикладных программ - это нечто большее, чем просто набор полезных функций. Часто это результат работы многих исследователей по всему миру, которые объединяются в зависимости от области применения - теория управления, обработка сигналов, идентификация и т. п. Именно поэтому пакеты прикладных программ - MATLAB Application Toolboxes, входящие в состав семейства продуктов MATLAB, позволяют находиться на уровне самых современных мировых достижений.

Так же можно воспользоваться мене мощным пакетом математики SMath Studio - бесплатный аналог MathCAD

http://ru.smath.info/

 

Лабораторная №2 - Построение розы ветров по метео информации за несколько лет.

Пример розы ветров

Построение розы ветров и её анализ.

Роза ветров — векторная диаграмма, характеризующая режим ветра в данном месте по многолетним наблюдениям и выглядит как многоугольник, у которого длины лучей, расходящихся от центра диаграммы в разных направлениях (румбах горизонта), пропорциональны повторяемости ветров этих направлений («откуда» дует ветер). Концы отрезков обычно соединяются прямыми линиями. Рядом с розой ветров или в ее центре указывается повторяемость безветренной погоды. Розу ветров учитывают при строительстве взлётно-посадочных полос (ВПП) аэродромов, планировке населенных мест (целесообразной ориентации зданий и улиц), оценке взаимного расположения жилмассива и промзоны (с точки зрения направления переноса примесей от промзоны) и множества других хозяйственных задач (агрономия, лесное и парковое хозяйство, экология и др.). Роза ветров, построенная по реальным данным наблюдений, позволяет по длине лучей построенного многоугольника выявить направление господствующего (преобладающего) ветра, со стороны которого чаще всего приходит воздушный поток в данную местность. Поэтому настоящая роза ветров, построенная на основании ряда наблюдений, может иметь существенные различия длин разных лучей.

Задание: используя метео данные за 2015 год, построить розу ветров.

  1. Начертите пересекающиеся линии, показывающие основные и промежуточные стороны горизонта. Подпишите названия сторон горизонта.
  2. По результатам наблюдений на этих линиях от центра графика отложите в масштабе количество дней, в течение которых преобладал ветер определенного направления. Например, за полугодие ветер северного направления дул 35 раз, то есть от центра графика по линии, направленной на север, необходимо отложить 35 единиц и поставить точку.
  3. Повторить действия на всех направлениях. Полученные точки ветров на соседних направлениях соедините линией.
  4. В центре графика подпишите количество безветренных дней. По розе ветров определите преобладающие ветры.

Первые письменные упоминания розы ветров относятся к Хв. Бриз (от французского brise – легкий ветер) – обычно небольшой силы, до 4 баллов по шкале Бофорта, образующийся на берегах морей, озер, иногда крупных рек; днем дует с моря или озера на сушу (морской бриз), ночью с суши на море (береговой бриз). Бриз захватывает лишь узкую полосу побережья — до нескольких километров. Муссон (от арабского маусим — сезон) – устойчивые ветры над определенными областями Земли, дующие лето на сушу, а зимой наоборот. Летний муссон (с океана) несет влажную дождливую погоду, а зимой (с суши) – малооблачную сухую погоду.

Задание.

  • Построение розы ветров по данным календаря.   
  • Вычерчиваем основу из восьми линий с одной точкой пересечения.   
  • Линии подписываем в соответствии со сторонами горизонта.
  • Линии делятся на равные отрезки, 1 отрезок – один день.
  • Берём данные наблюдения за погодой.
  • Количество дней с северным ветром откладываем по линии «север», ставим точку, и таким образом отмечаем по восьми направлениям.
  • Если ветра с определенным направлением не было в течение полугода, то отметку не ставим.
  • Точки соединяются в последовательности: север – северо-восток – восток – юго-восток – юг – юго-запад – запад – северо-запад – север. При отсутствии какого-либо ветра линия в данном месте прерывается.
  • Количество дней со штилем записываем в кружок внутри розы ветров.

Сайты, с которых можно собрать информацию:

http://meteoinfo.ru/archive-pogoda-main

http://rp5.ru/

http://thermo.karelia.ru/weather/w_history.php

СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика"

СНиП 23-01-99*. "Строительная климатология"

СНиП 23-01-99 "Строительная климатология"







 

Экзаменационные вопросы

  1. Что изучает строительная информатика.
  2. Методы строительной информатики.
  3. Процессы строительной информатики.
  4. Численные методы применяемые в строительной области.
  5. Метод конечных разностей — особенности, область применения.
  6. Метод конечных элементов — особенности, область применения, программы реализующие данный метод.
  7. Метод граничных элементов — особенности, область применения.
  8. Системы автоматизированного проектирования CAD. Назначение, область использования, примеры.
  9. Системы автоматизированного моделирования CAM. Назначение, область использования, примеры.
  10. Системы автоматизированного инженеринга CAE. Назначение, область использования, примеры.
  11. Разделение информации по степени доступности для человека.
  12. Жизненный цикл здания.
  13. Информационные процессы в жизненном цикле здания.
  14. Цели создания систем автоматизированного проектирования САПР.
  15. Используемые средства при работе с информацией.
  16. Информационное обеспечение проекта.
  17. Разновидности систем автоматизированно проектирования по отраслевому и целевому назначению.
  18. Программы используемые строительное для изыскания и генпланов.
  19. Программы используемые строительное для архитектурно-строительного проектирования.
  20. Программы используемые строительное для проектирования инженерных сетей.
  21. Программы используемые строительное для расчетов строительных конструкций.
  22. Программы используемые строительное для организации строительства и смет.
  23. Моделирование объектов строительства.
  24. Математические пакеты используемые в строительной области. Их особенности.
  25. Что показывает роза ветров, методы построения, источники информации.
  26. Что такое сортамент в строительстве, нормативные документы используемые при проектировании из типовых элементов.

 

Литература: 
  1. Астафьева М.Ф. Plaxis версия 8. М., 2006.
  2. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. М.: Недра, 1994.
  3. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и механике сплошных сред, М., Недра, 1974.
  4. Черников А.К. Теоретические основы геомеханики. Уч. пос. СПб.: СПб гос. ун-т путей сообщения, 1994.

базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

http://window.edu.ru – единое окно доступа к образовательным ресурсам

NormaCS – информационно-поисковая система по нормативным документам

СтройКонсультант – информационно-справочная система.

Яндекс.Метрика