Návrhové schéma konstrukce - ve stavební mechanice zjednodušený obrázek konstrukce, akceptovaný pro výpočet. Existuje několik typů výpočtových schémat, které se liší v hlavních hypotézách, na nichž je výpočet založen, a také v matematickém aparátu použitém při výpočtu. Čím přesněji schéma výpočtu odpovídá skutečné struktuře, tím je jeho výpočet časově náročnější.
Schéma výpočtu se skládá z podmíněných prvků: tyče , desky , skořepiny, pole a vazby.
Tyče se používají v návrhových schématech prutových konstrukcí (pilíře, nosníky , oblouky atd.), systémů takových konstrukcí ( vazníky , rámy , pletivové skořepiny), jakož i pro přibližný výpočet plošných konstrukcí (například nosné stěny). budov).
Trojúhelníkové a obdélníkové desky jsou hlavními konečnými prvky při výpočtu plošných konstrukcí (stěn a podlahových desek budov) metodou konečných prvků .
Skořepiny jsou výpočtovým schématem pro různé prostorové konstrukce (kopule, klenby, skořepiny).
Pole v návrhových schématech se zpravidla používají jako nedeformovatelné podpěry rozponových konstrukcí založených na stlačitelné základně.
Vazby v designových schématech spojují jednotlivé prvky i konstrukci se základnou. V návrhových schématech se spoje liší počtem stupňů volnosti, které systému odebírají. Spojení mohou být diskrétní a distribuovaná (nepřetržitá). Tyče a desky spojené rozloženými spoji se nazývají složené tyče a desky [1] .
Vícepodlažní budova je komplexní prostorový systém, který je v závislosti na počtu podlaží, vlastnostech konstrukčního systému a stávajícím zatížení vypočítán s různou mírou detailů pomocí různých návrhových schémat. V moderní projekční praxi se výpočet budovy zpravidla provádí pomocí speciálních programů s využitím výpočetní techniky [2] [3] .
U jednorozměrného konstrukčního schématu je budova uvažována jako konzolová tenkostěnná tyč nebo systém tyčí, pružně nebo pevně upevněných na základně. Předpokládá se, že příčný obrys tyče nebo soustavy tyčí je neměnný.
Při dvourozměrném konstrukčním schématu je budova považována za plochou konstrukci, schopnou přijímat pouze takové vnější zatížení, které působí v její rovině. Pro stanovení sil ve svislých nosných konstrukcích se podmíněně předpokládá, že jsou všechny umístěny ve stejné rovině a mají stejné vodorovné posuny v úrovni podlahy.
U trojrozměrného konstrukčního schématu je budova považována za prostorový systém schopný vnímat prostorový systém zatížení, které na ni působí.
V diskrétních návrhových schématech jsou neznámé síly nebo posunutí určeny pro konečný počet uzlů systému řešením systémů algebraických rovnic. Diskrétní výpočetní schémata jsou nejvhodnější pro výpočet metodou konečných prvků. Taková schémata jsou široce používána pro modelování nejen tyčových systémů, ale také pevných desek a skořepin.
Ve schématech návrhu s diskrétní spojitostí jsou neznámé silové faktory nebo posuny specifikovány jako spojité funkce podél jedné ze souřadnicových os. Neznámé funkce jsou určeny řešením okrajové úlohy pro soustavu obyčejných diferenciálních rovnic. Diskrétně spojitá návrhová schémata byla zvláště hojně využívána v 60.–80. letech minulého století pro výpočty stěn a svislých výztuh vícepodlažních budov s pravidelným uspořádáním otvorů, kdy byly výpočetní možnosti počítačů velmi omezené. Tato konstrukční schémata vycházejí z teorie kompozitních tyčí, která v letech 1938-1948. vyvinul A. R. Ržanicyn [4] [5] . Zřejmě byla poprvé použita teorie kompozitních tyčí v [6] . Dále R. Rosman, [7] . P. F. Drozdov [8] , D. M. Podolsky [9] a další autoři navrhli různé modifikace teorie kompozitních prutů pro výpočet budov se zvýšeným počtem podlaží.
V teorii kompozitních prutů se předpokládá, že se pruty deformují pouze podélnými silami a ohybem. Mezitím svislé diafragmy tuhosti vícepodlažních budov mají často takové poměry rozměrů v půdorysu a výšce budovy, u kterých je nutné vzít v úvahu smykové deformace. Výpočet prostorových kompozitních systémů vícepodlažních budov, zohledňující smykové deformace na základě syntézy teorie kompozitních prutů A. R. Ržanicyny a teorie tenkostěnných prostorových systémů V. Z. Vlasova [10] , vypracoval V. I. Lishak [2] [11] , B. P Wolfson [12] a další autoři.
Ve schématech kontinua jsou neznámé silové faktory nebo posuny specifikovány jako spojité funkce podél dvou nebo tří souřadnicových os. Neznámé funkce jsou určeny řešením okrajové úlohy pro soustavu parciálních diferenciálních rovnic. V některých případech použití schématu výpočtu kontinua umožňuje získat řešení ve formě konečných vzorců. Tyto případy jsou však velmi vzácné. Proto se takové schéma výpočtu používá zřídka.
Příklady dvourozměrných návrhových schémat stěny s otvory, která je vertikální diafragmou tuhosti budovy, jsou uvedeny na obrázku vpravo.