Численное моделирование поведения сложных строительных конструкций и сооружений с использованием суперкомпьютеров

Введение

Развитие компьютерных технологий достигло такого уровня, что появилась возможность с достаточно большой степенью точности моделировать поведение сложных реальных объектов, что позволяет уменьшить объем натурных экспериментов или вообще обходиться без них. С помощью высокопроизводительных вычислений стало возможно моделировать распределение воздушных потоков в масштабе целого микрорайона или поведение грунтовых массивов на различных этапах строительства с применением моделей грунтов, учитывающих их нелинейные свойства (drucker-prager, mohr-coulomb, cam-clay), в трехмерной постановке. Безусловно, эти процессы являются вычислительно ресурсоемкими, но их использование – насущное требование практики. Для стандартных строительных конструкций такие затраты, как правило, неоправданны, но при проектировании уникальных объектов и высотных сооружений без таких технологий сегодня не обойтись.

Существующие тенденции в строительстве (усложнение форм и нагрузок, индивидуализация проектов, комбинирование конструкций и материалов), а также такие факторы, как недостаточность нормативной базы, аварийность, принципиальная непредсказуемость разного рода воздействий и их сочетаний, уникальность каждого грунтового основания и геометрии самой конструкции, неопределенность и неполнота знаний о материалах и нагрузках – всё это вынуждает инженеров проводить при проектировании всё более детальные исследования самих сооружений, их оснований и фундаментов. При этом большинство расчетов уже давно выходит за пределы установленных нормативных документов, использует сложные модели и современный математический аппарат. С целью повышения надежности зданий, безопасности людей и экономической эффективности проводятся разработка и совершенствование инженерных методов и математических технологий, а также их внедрение в сферу проектирования в строительной индустрии.

В данной статье бегло рассматривается ряд задач строительной индустрии, для решения которых применены современные технологии математического моделирования в таких областях, как механика грунтов, вычислительная аэродинамика и строительная механика…