Python primeri za gradbene inženirje

1. Izračun prostornine stebrov

Spodnja koda izračuna skupno prostornino betonskih stebrov na podlagi seznama dimenzij:

stebri = [
    {"id": "A1", "sirina": 0.5, "dolzina": 0.5, "visina": 4.0},
    {"id": "A2", "sirina": 0.8, "dolzina": 0.8, "visina": 5.0},
    {"id": "B1", "sirina": 0.6, "dolzina": 0.6, "visina": 3.5},
    {"id": "B2", "sirina": 1.0, "dolzina": 1.0, "visina": 6.0},
    {"id": "C1", "sirina": 0.7, "dolzina": 0.7, "visina": 5.5}
]

Izračun prostornine vsakega stebra v seznamu in seštevek vseh prostornin

skupna_kolicina = sum([s["sirina"] s["dolzina"] s["visina"] for s in stebri]) print(f"Skupna količina potrebnega betona: {skupna_kolicina} m³")

2. Vektorska analiza in rezultanta

Izračun rezultante dveh vektorjev in njune absolutne vrednosti:

import numpy as np

Definicija vektorjev

a = np.array([10, 12]) b = np.array([4, 8])

Izračun rezultante

r = a + b

Izračun absolutne vrednosti (velikosti) rezultante

absolutna_vrednost = np.linalg.norm(r) print(f"Rezultanta r: {r}") print(f"Absolutna vrednost ||r||: {absolutna_vrednost:.4f}")

3. Izračun povesa nosilca

Funkcija za določanje povesa nosilca glede na podane fizikalne parametre:

def izracun_povesa(x):
    # Podatki naloge v osnovnih SI enotah
    L = 6.0             # dolžina nosilca v m
    F = 50 * 10**3      # sila v N (50 kN)
    E = 210 * 10**9     # prožnostni modul v Pa (210 GPa)
    I = 8360 * 10**(-8) # vztrajnostni moment v m^4 (8360 cm^4)

# Preverimo simetrijo za desno polovico nosilca
if x > L / 2:
    x_calc = L - x
else:
    x_calc = x

# Izračun povesa po podani formuli
w = (F * x_calc / (48 * E * I)) * (3 * L**2 - 4 * x_calc**2)
return w</code></pre>

4. Reševanje sistema enačb (togostna matrika)

Uporaba knjižnice numpy za reševanje matričnih sistemov:

K = np.array([
    [10, -3, 0, 0],
    [-3, 8, -2, 0],
    [0, -2, 7, -2],
    [0, 0, -2, 5]
])
F = np.array([22, 20, 40, -6])

Preverjanje rešljivosti sistema z determinanto

det_K = np.linalg.det(K) if det_K != 0: u_solve = np.linalg.solve(K, F) print(f"Pomiki u: {u_solve}")

5. Integracija in določanje težišča

Izračun pritisne sile in težišča s pomočjo numerične integracije (scipy.integrate.quad):

from scipy.integrate import quad

Izračun Q in M neposredno z lambda funkcijo

Q, = quad(lambda x: 3 * x*2 + 4 x np.cos(np.pi x / 8), 0, 4) M, = quad(lambda x: x (3 x*2 + 4 x np.cos(np.pi x / 8)), 0, 4)

Globina težišča

x_T = M / Q print(f"Pritisk Q: {Q:.2f} kN") print(f"Statični moment M: {M:.2f} kNm") print(f"Težišče x_T: {x_T:.2f} m")