Численное моделирование случайного распределения напряжений для деревянных конструкций

Вероятностное распределение является основной характеристикой процессов, которые могут быть описаны в деревянных конструкций. Случайное распределение напряжений и деформаций в таких конструкциях основывается на присутствии дефектов древесины, таких как различие кривизны брусков, узлы, ветки и свилеватость. Реставрационные работы с использованием экспериментальных методов, особенно в архитектурных памятниках, ограничены из-за трудозатратности и правил охраны исторического культурного наследия. Поэтому при восстановлении деревянных конструкций необходимо применение статистических методов и программных средств. Целью данного исследования является обоснование нового способа проектирования в ходе реконструкции сооружений, зависящих от вероятностных факторов, путем введения метода Монте-Карло в процедуру моделирования методом конечных элементов.В частности, в данной статье описывается выбор оптимального шага стеновых дюбелей с помощью метода Монте-Карло во время реставрации в церкви Преображения Господня на острове Кижи. Для анализа напряжений панельной стены в программе SCAD была создана аналитическая модель, которая описывает поведение брусков и дюбелей в соответствии со всеми несовершенствами, с тремя различными шагами нагелей (0,67 м., 1,0 м и 1,67 м). Изгиб брусков изменяли в продольном направлении, после чего проводили расчет напряжений. Было выявлено, что самый оптимальный шаг дюбелей – один метр, так как он вызывает наименьшие напряжения при минимальном вмешательстве в конструкцию. Результаты были сравнены с законом непрерывного распределения и законом распределения Гаусса. Таким образом, была разработана новая методика для решения конструктивных задач методом Монте Карло и доказана ее корректность.