Det alle våre brukere har ventet på lenge har endelig gått i oppfyllelse: i PC LIRA 10.6 har et nytt endelig element 57 dukket opp - "Pile", som implementerer bestemmelsene i SP 24.13330.2011 "Pile foundations". Utseendet til dette siste elementet utvider funksjonene til programvarepakken betydelig ved beregning av bygninger på pelfundamenter, slik at slike beregninger kan gjøres raskere og mer nøyaktig. Hvis tidligere PC LIRA-brukere måtte modellere 56 FE-peler, og deres stivhet ble beregnet enten i tredjepartsprogrammer eller manuelt, vil programmet nå gjøre alt du trenger bare å legge inn de første dataene.
Gjennomføring
Følgende designsituasjoner er implementert i PC LIRA 10.6:
Enkel haug (klausuler 7.4.2 – 7.4.3, SP 24.13330.2011);
Pålebusk (klausuler 7.4.4 – 7.4.5, SP 24.13330.2011);
Betinget grunnlag (klausuler 7.4.6 – 7.4.9, SP 24.13330.2011);
Følgende forutsetninger er gjort:
Det er konvensjonelt akseptert at pelens bæreevne er sikret; - Jorden som haugen hviler på regnes som et lineært deformerbart halvrom; - Følgende forhold er oppfylt: (l – lengde, d – redusert diameter på peleakselen).
Følgende typer peler er implementert (fig. 1):
-
Shell;
Rektangulær;
Torget.
I dette tilfellet kan enden av haugen enten være spiss eller kølleformet.
Ris. 1. Typer peler. PC LIRA 10.6
Beregning av en enkelt haug
For hver pel, enten det er enkelt eller som en del av en busk/betinget fundament, er følgende parametere satt (fig. 2):
- Pelelengde
- Antall delte seksjoner - jo større dette tallet er, desto mer nøyaktig er beregningen.
- Elastisitetsmodulen til stammen er en karakteristikk av materialet som haugen er laget av;
- Poissons forhold mellom materialet;
- Dybde fra jordoverflaten, hvor motstanden til jorden langs sideoverflaten ikke tas i betraktning (under seismiske påvirkninger).
- Volumetrisk vekt av pelematerialet.
Ris. 2. Innstilling av parametrene til pelen. PC LIRA 10.6
Beregningsparametere for en enkelt pel stilles inn ved å klikke på knappen "Beregn stivheten til en enkelt pel" (fig. 3).
Ris. 3. Parametre for beregning av stivheten til pelen. PC LIRA 10.6
I dette tilfellet beregnes den laterale koeffisienten til sengen på overflaten av haugen ved hjelp av formelen:
Hvor K er proporsjonalitetskoeffisienten som brukes avhengig av typen jord som omgir pelen (vedlegg B, tabell B.1); γс - koeffisient for jorddriftsforhold. For en enkelt pel γс =3.
Beregning av avregning av en enkelt pel utføres i henhold til SP 24.13330.2011: for en pel uten utvidelse etter punkt 7.4.2 a, for en pel med utvidelse etter punkt 7.4.2 b.
Beregning av pelebusk
For å lage en pælebusk, må du ringe kommandoen "Pilegrupper", som er plassert på verktøylinjen eller i menyelementet "Oppgaver". For å definere en pelebusk, må du velge en gruppe peler som skal inkluderes i busken og klikke på knappen "Legg til pelebusk" (fig. 4).
Ris. 4. Sette opp en pålebusk. PC LIRA 10.6
Metoden for beregning av pelebusken tilsvarer punktene 7.4.4 – 7.4.5 SP 24.13330.2011. I dette tilfellet beregnes stivhetsegenskapene til haugen automatisk i Soil Editor, som sistnevnte la til fire kolonner i tabellen for å spesifisere de fysiske og mekaniske egenskapene (fig. 5):
- Type jord for et pelefundament (Tabell B.1 SP 24.13330.2011). Brukes til å interpolere "K"-verdier fra en gitt jordfluiditetsindeks "IL" eller porøsitetskoeffisient "e".
Strømningsindeks "IL" for silt-leirejord;
Porøsitetskoeffisient "e" for sandjord;
Proporsjonalitetskoeffisient "K", som kan settes numerisk eller interpoleres ved å velge jord fra kolonnen "Jordtype for pelefundament";
Ris. 5. Tabell over fysiske og mekaniske egenskaper ved IGE. PC LIRA 10.6
I beregningsparametrene (fig. 6) har en ny fane dukket opp - "Piles", der parametrene som er nødvendige for beregningen er angitt:
k - dybdekoeffisient under hælen (klausul 7.4.3 SP 24.13330.2011);
γ c - koeffisient for driftsforhold for beregning av peler for den kombinerte virkningen av vertikale og horisontale krefter og moment (klausul B.2, vedlegg 2, SP 24.13330.2011);
γ с а - jordkomprimeringskoeffisient ved nedsenking av en pel, tas i betraktning for å redusere proporsjonalitetskoeffisienten K ved arbeid med peler som en del av en busk (klausul B.2, vedlegg 2, SP 24.13330.2011).
Ris. 6. Peleberegningsfane. PC LIRA 10.6
Beregning av bosettingen av Pile Bush utføres i samsvar med klausulene 7.4.4 - 7.4.5 SP 24.13330.2011. Ved beregning av oppgjøret av en gruppe hauger tas deres gjensidige innflytelse i betraktning. Beregningen av jordbedskoeffisienten Cz på sideflaten av pelen, tatt i betraktning påvirkningen av peler i busken, utføres som for en enkelt pel, men proporsjonalitetskoeffisienten K multipliseres med reduksjonsfaktoren αi.
Den gjensidige påvirkningen av setting av peleklynger tas i betraktning på samme måte som ved beregning av betinget fundament. Beregning av stivheten til peler i pelebusker utføres ved hjelp av samme metode som for enkeltpeler, men tar hensyn til deres gjensidige påvirkning både i busken og mellom buskene.
Beregning av betinget fundament
Å sette et betinget fundament fra en pelebusk skiller seg bare ved at elementet "Betinget fundament" er valgt i "Pile Group". Det er også nødvendig å spesifisere Acf i tillegg - området for det betingede fundamentet og metoden for arrangement av hauger - vanlig eller sjakkbrett.
Geologiske forhold, samt fysiske og mekaniske egenskaper til grunnjord, er spesifisert i Soil Editor.
Det totale oppgjøret av grunnpelefeltet bestemmes av formelen:
Hvor: - oppgjør av den betingede stiftelsen,
Ytterligere oppgjør på grunn av å skyve hauger i nivå med bunnen av det betingede fundamentet,
Ytterligere setninger på grunn av kompresjon av pelesjakten.
Ytterligere oppgjør på grunn av kompresjon av peleakselen beregnes ved hjelp av formelen:
Å finne avviklingen av et betinget fundament, samt å beregne den gjensidige påvirkningen av grupper av peler (inkludert pelebusker) kan gjøres analogt med platefundamenter ved å bruke 3 forskjellige metoder:
- Metode 3 - modifisert Pasternak-modell.
Metode 1 - Pasternaks grunnmodell,
Metode 2 - Winkler-Fuss fundamentmodell,
Hvis beregningen utføres i jordmodulen, er det nødvendig, som for beregning av plateelementer, å tilordne en startbelastning til pelene, som deretter kan foredles ved å bruke funksjonen til å konvertere resultatene til innledende data (fig. 7). Dette gjøres i kommandoen "Elastic Foundation".
Ris. 7. Tilordne en startbelastning til pelene. PC LIRA 10.6
Etter beregningen i Soil-modulen, ved å kalle «Model Analysis»-funksjonen, kan du spore setninger, stivhet og andre parametere for peler og jord (fig. 8).
Fig.8. Visualisering av beregninger. PC LIRA 10.6
Dermed undersøkte vi en ny funksjon som dukket opp i PC LIRA 10.6, som lar deg beregne bygninger på pelefundamenter.
Statens utdanningsinstitusjon for høyere utdanning
yrkesopplæring
St. Petersburg State Polytechnic University
Fakultet for sivilingeniør
Institutt for teknologi, organisasjon og konstruksjonsøkonomi
Design av et boligbygg laget av monolitisk armert betong i samarbeidsmodus Allplan - SCAD
Retningslinjer for kursdesign
Arbeidsversjon fra 03/10/2006 02:57
alle kommentarer og forslag aksepteres på [e-postbeskyttet]
Saint Petersburg
Introduksjon................................................. ...................................................... ... 5
1. Innledende dannelse av en objektmodell i Allplan.... 6
1.1. Egenskaper ved monolittiske bygninger................................................... ................................ ................... 6
1.2. 3D-modell av et objekt i Allplan........................................... ........................................ 6
1.2.1. Bygge en parametrisk modell i Allplan........................................... ........ 6
1.2.2. Mulighet for eksport fra AutoCAD......................................... ...................... 6
1.2.3. Funksjoner ved å bygge en modell i Allplan for påfølgende beregninger 7
2. Eksportere en modell fra Allplan til FORUM......................................... ........... 8
2.1. Eksportere en modell fra Allplan........................................... ...................................................... 8
2.2. Modellkontroll i FORUM......................................... ............................................ 9
2.3. Modellkontroll i SCAD........................................... ........................................................ .. 10
2.4. Forberede modellen for beregning.......................................... ...................................... 10
2.4.1. Justere akser for spenningsutgang.......................................... ................... 10
2.4.2. Tilordning av forbindelser i noder.................................................. ........................................................ 10
2.4.3. Prøveberegning ................................................... ................................................... 10
3. Spesifisere støt og belastninger.......................................... ........ 11
3.1. Typer støt og belastninger.......................................... ................... ........................ elleve
3.2. Konstante belastninger ................................................... ........................................................ elleve
3.2.1. Egenvekt av bærende konstruksjonselementer........................................... 12
3.2.2. Last fra omsluttende vegger................................................... ...................... 12
3.2.3. Last fra innvendige skillevegger og fra overflate(areal)materialer og elementer i bygningskonstruksjoner................................... ................................................ 12
3.2.4. Tilbakefyllingsjordtrykk................................................... ........................ .......... 12
3.3. Langsiktige belastninger ........................................................... .......... ................................................ 12
3.3.1. Laster fra mennesker, dyr, utstyr på gulv................................... 12
3.3.2. Snølast ................................................... ........................................................ 12
3.4. Kortvarige belastninger ........................................................ .......... ............................ 1. 3
3.5. Spesielle laster ........................................................ ........................................................ ..... 1. 3
3.6. Lastekombinasjoner........................................................ ... .......................................... 1. 3
4. Laster, lasttilfeller, deres kombinasjoner (kombinasjoner) i SCAD 14
4.1.1. Laster og lasttilfeller, deres kombinasjoner og kombinasjoner i SCAD........................................... 14
4.1.2. Legge inn last og lasttilfeller.......................................... ...................................... 14
4.1.3. Design kombinasjoner av krefter, design kombinasjoner av laster................................... 14
5. Prosjektering og beregning av fundamenter........................ 15
5.1.1. Bygging av fundamentet ........................................................ ...................... 15
5.1.2. Bæreevne for hengende peler........................................... ......... .......... 16
5.1.3. Langsgående stivhet av peler................................................... ...................................... 16
6. Beregning av bygningens bærende ramme og dens elementer i SCAD for styrke og stabilitet........................... ...................................................... 18
6.1. Bevegelser ................................................... ...................................................... ............ 18
6.1.1. Regler for tegn for bevegelse......................................... ............................................ 18
6.1.2. Bevegelsesanalyse ................................................... ................................................................ 18
6.2. Kontrollere den generelle stabiliteten til bygningen........................................... ........................................ 18
6.3. Anstrengelser og spenninger........................................... ........................................................................ 18
6.3.1. Tegnregel for innsats (stress)........................................ ........ .... 18
6.3.2. Analyse av krefter og spenninger.......................................... ...................................... 19
7. Eksportere resultatene av valg av armering i en plate til Allplan og påfølgende armering................................... ............................................................ 20
8. Liste over kilder som er brukt................................... 21
8.1. Reguleringsmateriale ........................................................ ........................................ 21
8.2. Litteratur................................................. ................................................................ ...................... 21
Retningslinjene er ment for studenter av byggespesialiteter ved universiteter, så vel som for studenter på videregående opplæringskurs innen feltet "Konstruksjon".
I de metodiske instruksjonene er utformingen av en monolittisk bygning i flere etasjer forklart ved å bruke eksemplet på en sivil bygning som ble reist i St. Petersburg, med et fundament på et pelefundament laget av drevne eller borede hengende peler og en plategrill.
Prosjektet gjennomføres i henhold til arkitektonisk prosjekteringsoppdrag, tekniske spesifikasjoner for konstruksjonsprosjektering og gjeldende SNiP.
I løpet av designprosessen utvikles en romplanlegging og strukturell løsning for en fleretasjes bygning, et designskjema og beregningsmetode velges og beregninger av forsterkning av elementer i en monolittisk struktur utføres, arbeidsdokumentasjon genereres (for noen av bygningselementene), utføres estimatberegninger, utarbeides en kalenderplan, og det utarbeides et forklarende notat.
Tegningene inkluderer planer over de viktigste ikke-repeterende etasjene, et snittdiagram, fasadediagrammer og armeringstegninger.
For tiden brukes ulike bygningsdesign i konstruksjonen. Av disse brukes monolittiske bygninger i økende grad.
Bygningens romlige stabilitet sikres av stivheten til bygningsrammen, som består av et system av bærende bygningselementer: langsgående og tverrgående vegger, monolittiske armerte betonggulv som fungerer som harddisker.
For fleretasjes boligbygg har gulv og bærende vegger små tykkelser (fra 130 mm). Gulvene har en kompleks konfigurasjon i plan, på grunn av tilstedeværelsen av et stort antall uregelmessig plasserte balkonger, karnapper, loggiaer og åpninger; Innenfor lokalene er gulvene vanligvis bjelkeløse og kapitalløse.
Omsluttende ikke-bærende vegger støttes vanligvis etasje for etasje på kanten av gulvet.
For å sikre en åpen planløsning erstattes vertikale bærende vegger inne i leiligheter eller sivile lokaler med søyler, pyloner eller lages med brede åpninger. Over brede åpninger i bæreveggen lages skjulte bjelker og overliggere i form av armeringsarmering.
Fundamentet er i de fleste tilfeller stablet med en plategrill, eller slab-haug.
Beregningen av en monolittisk bygning kommer ned til å analysere fellesarbeidet til alle bærende elementer: og fundamentet med et jordfundament.
1.2.1. Bygge en parametrisk modell i Allplan
Design begynner med å bygge en 3D-modell i Allplan konstruksjonsdesignprogram (http://www.nemetschek.ru/products/allplan.html).
Modellen i Allplan skal inneholde data om materialet til hvert konstruksjonselement i bygget (som bestemmer deres stivhet, termisk konstruksjon, kostnad og andre egenskaper som brukes senere i prosjekteringen). Disse dataene legges inn først på stadiet for å lage modellen, eller etter import av planer fra AutoCAD.
I kursprosjektet, som en første tilnærming, anbefales det å sette:
Som materiale for gulv og bærende vegger, betong med styrkeklasse B25;
Klasse AIII beslag,
Tykkelsen på bærende vegger og tak er 160 mm.
Det endelige valget av tykkelser, betongklasser og armering bestemmes ut fra beregningsresultatene.
Alt grafisk materiale i prosjektet (planer av de viktigste ikke-repeterende etasjene, tegninger eller snittdiagrammer, tegninger eller fasadediagrammer) bygges bare basert på en 3D-modell av objektet i Allplan. Dette sikrer intern konsistens av materialer.
1.2.2. Evne til å eksportere fra AutoCAD
Hvis arkitektoniske løsninger er spesifisert i form av 2D-planløsninger i AutoCAD, er det lurt å importere dem og bygge («heve») en 3D-modell basert på dem. Samtidig, i AutoCAD er det nødvendig å forenkle områdeplanen så mye som mulig, og la bare de elementene (vegger, skillevegger) som må overføres til Allplan for å lage modellen (som regel er det nok å snu av unødvendige lag), og lagre AutoCAD-filen på nytt i .dxf-format. Dataimport fra AutoCAD til Allplan utføres i menyen Fil/importer/importer/importer data fra AutoCAD .
1.2.3. Funksjoner ved å bygge en modell i Allplan for påfølgende beregninger
Allplan-modellen av prosjekteringsobjektet, som eksporteres for beregninger i SCAD, må konstrueres med spesiell forsiktighet. Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot skjøtene til vegger og tak.
For å gjøre oppgaven enklere i pedagogiske prosjekter, anbefales det på det sterkeste å bruke følgende teknikker:
Arbeid med rutenettet slått på, fest til rutenettet slått på (det anbefales å sette rutenettet langs x- og y-koordinatene til 300 mm);
Lag koordinasjonsakser og bærende elementer kun med referanse til rutenettnoder;
Lag alle bærende vegger i modusen "fortykning i midten";
Lag gulv festet til en rutenettnode i skjæringspunktet mellom vegger,
|
|
|
og ikke bundet til hjørnet av veggene;
Ved å bruke det dynamiske panelet,
velg en modus for å begrense muligheten for å tegne bare horisontale og vertikale linjer;
Bytt ut sirkelbuer og indirekte linjer i plan med rette linjesegmenter.
Disse teknikkene sikrer at modellen overføres fra Allplan til SCAD med minimal forvrengning.
For å overføre en modell fra Allplan Junior til SCAD, må du laste ned (hvis denne filen ikke er på installasjonsdisken) og installere overføringsfilen test.exe. Fra Allplan til SCAD (www.scadgroup.com) bør du overføre den arkitektoniske (ikke forskalings) modellen, og kun de bærende elementene. Modellen overføres til FORUM-forprosessoren. Modellen dannes ved å trykke på knappen med bildet av SCAD-symbolet (stilisert rød bokstav S) på verktøylinjen.
For å bruke SCAD-eksportfunksjonen må denne knappen først plasseres på en Allplan-verktøylinje. For dette:
Start Allplan
Gå til menyen "Vis" -> "Verktøylinjer" -> "Tilpass"
Dra "SCAD"-symbolet til ønsket verktøylinje
Klikk på "Lukk"-knappen.
Etter å ha begynt å eksportere modellen, vises en dialogboks Lagre som…, som spesifiserer navnet på prosjektfilen med filtypen opr. Deretter vises vinduet "Administrer dataeksport til SCAD". I den må du angi parameteren for å knipse vegger langs deres akser og angi den automatiske konvergensen av vegger og gulv. Basert på dataene i «Eksporter resultater»-vinduet, anbefales det å kontrollere fullstendigheten av dataoverføringen til SCAD. Det anbefales å kontrollere antall overførte vegger, gulv, søyler og bjelker med de som er tilgjengelige i Allplan-modellen.
I FORUM er det nødvendig å kontrollere riktigheten av modellformasjonen og om nødvendig justere den. Kontroll utføres av funksjonen Modellkontroll på fanen Kontroll, så vel som visuelt.
Under visuell inspeksjon bør du sjekke vertikaliteten og horisontaliteten til elementene og fra flatene, sammenfallen av nodene til FORUM-modellen på punktene der elementene møtes. Hvis det er et avvik eller avvik mellom nodene til FORUM-modellen, "flytt nodene i en gitt retning" på fanen Operasjoner med noder .
Følgende er et eksempel på overføring til FORUM en fuge i rett vinkel mellom to monolittiske vegger dekket med monolittisk himling. I det første tilfellet (til venstre) ble gulvet opprettet, som vi anbefaler, med referanse til nodene til Allplan-nettet, i det andre (til høyre) - med referanse til det ytre hjørnet av veggene.
|
|
|
Den høyre figuren viser konsekvensene av å ikke matche gulvet til Allplan grid noder. I FORUM opprettes to noder av FORUM-modellen (i stedet for én node): en veggknutepunkt og en gulvhjørnenode.
Så på fanen Opplegg SCAD-prosjektet genereres (modelleksport). På dette stadiet spesifiseres trinnene for å dele modellen inn i endelige elementer. For et pedagogisk prosjekt anbefaler vi et innledende underinndelingstrinn på 2 m, fortykkelse av maskene under søylene og et minimumsareal av det behandlede elementet på 0,2 m.
Ved generering av et SCAD-prosjekt, som kan sees i figurene nedenfor, i det andre tilfellet, opprettes en "gesims" av små endelige elementer fra FORUM-modellen. Disse elementene forvrenger modellen og kan være en kilde til feil i SCAD-beregninger.
|
|
|
En detaljert beskrivelse av driften av FORUM-forprosessoren er tilgjengelig i boken: SCAD Office. Datakompleks SCAD: Lærebok / V.S. Karpilovsky, E.Z. Kriksunov, A.A. Malyarenko, M.A. Mikitarenko, A.V. Perelmuter. - 592 sider
I SCAD utføres visuell kontroll av modellen, ekspresskontroll av modellen på fanen Kontroll, sletting av dupliserte stivhetstyper (tab Hensikt), slå sammen samsvarende noder og slå sammen samsvarende elementer (tab Noder og elementer).
Om nødvendig justeres nodene vertikalt og horisontalt.
2.4.1. Justere akser for spenningsutgang
Under den første konstruksjonen av designskjemaet har hvert endelige element sitt eget koordinatsystem.
Det er nødvendig å spesifisere akser for å beregne elementspenninger som er forskjellige fra det lokale koordinatsystemet til elementet (på fanen Avtaler). Dette er spesielt viktig når det er ment å velge armering.
2.4.2. Tilordning av forbindelser i noder
Grensebetingelser for modellen er spesifisert i skjemaet tilordning av forbindelser i noder. For eksempel, i den foreløpige beregningen av et typisk gulv med gulv, er det antatt at det vil være stivt støttet på de underliggende konstruksjonene. Denne støtten er modellert ved å forby alle seks frihetsgrader til de nedre nodene til gulvveggene. Med andre ord, forbindelser langs x, y, z, Ux, Uy og Uz er lagt over nodene.
2.4.3. Prøveberegning
For å oppdage feil i modellen anbefales det å gjøre en prøveberegning. For å gjøre dette må du angi en slags belastning. Den enkleste måten er å stille inn lasten fra egenvekten til konstruksjonene, som genereres automatisk. Etter dette utføres en prøvelineær beregning og beregningsprotokollen analyseres. Dersom det oppdages feil bør de rettes ved å rette modellen i Allplan.
Hvis det ikke er noen feil, bør du gå videre til å spesifisere påvirkninger og belastninger.
2.4.4. Kontrollerer modellen slik den er bygget
Konstruksjonen av en modell begynner vanligvis med de monolittiske veggene til et typisk gulv. Veggene i et typisk gulv overføres til forumet, hvor fraværet av feil (mismatchede noder, etc.) kontrolleres.
Etter konstruksjonen av gulvet som dekker veggene til et typisk gulv, blir gulvet og de monolittiske veggene overført til Forumet og videre til.
Basert på resultatene av beregningen i SCAD (forutsatt dens stive støtte på de underliggende konstruksjonene), spesifiseres veggenes utforming, noe som sikrer rimelige nedbøyninger av gulvplaten.
Deretter lages det åpninger i helleren for trapper og heiser. Kvaliteten på åpningene kontrolleres ved å overføre kun taket uten vegger til Forumet.
SNiP 2.01.07-85* "Belastninger og påvirkninger" beskriver i detalj prosessen med å spesifisere laster. La oss illustrere det ved å bruke eksempelet på en monolittisk boligbygning som ble reist i St. Petersburg.
Beregningen begynner med å spesifisere laster i samsvar med SNiP 2.01.07-85* "Belastninger og påvirkninger" og GOST 27751-88 "Pålitelighet av bygningskonstruksjoner og fundamenter. Grunnleggende bestemmelser for beregning."
Bygningskonstruksjoner og fundament bør beregnes etter grensetilstandsmetoden. Grensetilstander er delt inn i to grupper.
Den første gruppen omfatter grensetilstander som fører til fullstendig uegnethet for bruk av konstruksjoner, fundamenter (bygninger eller konstruksjoner som helhet) eller til fullstendig (delvis) tap av bæreevnen til bygninger og konstruksjoner som helhet;
Den andre gruppen inkluderer grensetilstander som hindrer normal drift av konstruksjoner (fundamenter) eller reduserer holdbarheten til bygninger (konstruksjoner) sammenlignet med tiltenkt levetid.
Ved utforming bør man ta hensyn til belastningene som oppstår under konstruksjon og drift av konstruksjoner, samt under produksjon, lagring og transport av bygningskonstruksjoner.
Hovedkarakteristikkene til laster er deres standardverdier. En last av en viss type er som regel karakterisert ved en standardverdi.
For belastninger fra mennesker, dyr, utstyr på gulvene i bolig-, offentlige og landbruksbygg, fra bro- og traverskraner, snø, temperatur og klimatiske påvirkninger, er det etablert to standardverdier: fullstendig Og redusert(introdusert i beregninger dersom det er nødvendig å ta hensyn til påvirkning av lastvarighet, utholdenhetstesting og i andre tilfeller spesifisert i designstandardene for konstruksjoner og fundamenter).
Standard belastningsverdier er bestemt:
for belastninger fra sin egen vekt - i henhold til designverdiene for geometriske og designparametre og tetthet;
for atmosfæriske belastninger og påvirkninger - i henhold til de høyeste årlige verdiene som tilsvarer en viss gjennomsnittlig periode av deres overskudd;
for teknologiske statiske belastninger (for eksempel fra utstyr, enheter, materialer, møbler, mennesker) - i henhold til de største forventede.
Mulig avvik av laster i en ugunstig (mer eller mindre) retning fra standardverdiene tas i betraktning lastpålitelighetsfaktorer. Verdiene til koeffisientene kan være forskjellige for forskjellige grensetilstander og forskjellige situasjoner. Designlastverdi bør defineres som produktet av standardverdien og lastsikkerhetsfaktoren som tilsvarer grensetilstanden som vurderes.
Avhengig av belastningens varighet bør man skille mellom permanente og midlertidige (langvarige, kortvarige, spesielle) belastninger.
a) vekten av deler av konstruksjoner, inkludert vekten av bærende og omsluttende bygningskonstruksjoner;
b) vekt og trykk av jord (fyllinger, utfyllinger), steintrykk.
Kraftene fra forspenning som blir igjen i konstruksjonen eller fundamentet bør tas med i beregningene som krefter fra permanente laster.
3.2.1. Egenvekt av bærende konstruksjonselementer
Egenvekten til bærende strukturelle elementer ble dannet i automatisk SCAD-modus basert på den volumetriske vekten og stivhetsegenskapene til elementenes seksjoner. For alle armerte betongelementer, ta lastsikkerhetsfaktoren = 1,1.
3.2.2. Last fra grensevegger
Lasten fra de omsluttende veggene, som en lineær last (t/m) langs omkretsen av en etasje, ble bestemt fra den volumetriske vekten til den omsluttende veggen og vekten per arealenhet av kledningen. Lastsikkerhetsfaktorer for vekt av bygningskonstruksjoner antas å være lik 1,3.
3.2.3. Last fra innvendige skillevegger og fra overflate(areal)materialer og elementer i bygningskonstruksjoner
Laster av horisontalt fordelte overflatematerialer og -elementer (avrettingsmasser, tilbakefylling, vanntetting, omvendt tak-"pai" etc.) av bygningskonstruksjoner bestemmes enkelt i VeST-programmet (http://www.scadgroup.com/prod_vest. shtml).
Totalvekt av innvendige skillevegger per etasje er fastsatt i Allplan. Vanligvis tas denne vekten i betraktning som en belastning jevnt fordelt på gulvet.
Lastpålitelighetsfaktorer for vekten av bygningskonstruksjoner bør tas i henhold til tabell 1, punkt 2.2 i SNiP 2.01.07-85*. Belastningen skal påføres den horisontale skiven på gulvet.
3.2.4. Tilbakefyllingsjordtrykk
Vi vil ta hensyn til trykket av tilbakefyllingsjord langs den ytre konturen av bygningen på veggene i nedgravde rom som en lineær fordeling i høyden. Lastsikkerhetsfaktorer t for vekten av de tilbakefylte jorda, ta lik 1,15.
3.3.1. Laster fra mennesker, dyr, utstyr på gulv
Nyttelasten fra mennesker og utstyr antas å være jevnt fordelt over området til lokalet og påført gulvplatene. Verdien av standardlasten er tatt i henhold til SNiP 2.01.07-85*.
Reduserende koeffisienter for kombinasjoner y EN og y n godtas i samsvar med paragrafene. 3.8 og 3.9 SNiP 2.01.07-85*.
3.3.2. Snølast
Alle strukturer er utviklet under påvirkning av snøsoneringsbelastninger for St. Petersburg (snøregion III).
Den totale beregnede verdien av snølasten på den horisontale projeksjonen av belegget bør bestemmes ved hjelp av formelen
hvor S g er den beregnede verdien av vekten av snødekke per 1 m 2 av den horisontale overflaten av jorden, tatt i samsvar med paragraf 5.2 i SNiP 2.01.07-85* lik 180 kg/m 2 ;
m er overgangskoeffisienten fra vekten av snødekket av bakken til snøbelastningen på dekket, tatt i samsvar med paragrafene. 5,3 - 5,6 SNiP 2.01.07-85*.
I mange tilfeller kan VeST-programmet (http://www.scadgroup.com/prod_vest.shtml) som er inkludert i SCAD Office brukes til å bestemme estimert snølastverdi.
Overgangen til en last med redusert standardverdi bestemmes ved å multiplisere hele standardverdien med en faktor på 0,5.
Fra den fullstendige listen over kortsiktige belastninger (se avsnitt 1.8 i SNiP 2.01.07-85*) tar vi hensyn til:
Laster fra personer og utstyr på gulv med full standardverdi;
Snølaster med full standardverdi;
Vindbelastninger.
Vindlast for vindsoneinndeling av St. Petersburg vil bli tatt i betraktning for vindområde II, terrengtype B eller C, standard vindtrykk 30 kg/m 2.
Vindlast beregnes ved hjelp av VeST-programmet (http://www.scadgroup.com/prod_vest.shtml), som er en del av SCAD Office.
Spesielle laster, nemlig:
a) seismiske påvirkninger;
b) eksplosive effekter;
c) belastninger forårsaket av plutselige forstyrrelser i den teknologiske prosessen, midlertidig funksjonsfeil eller sammenbrudd av utstyr;
d) påvirkninger forårsaket av deformasjoner av basen, ledsaget av en radikal endring i strukturen til jorda (ved bløtlegging av setningsjord) eller dets setning i gruveområder og i karstområder
for det tegnede bygget mangler.
En lastkombinasjon er en lineær kombinasjon av laster tatt med visse numeriske koeffisienter.
Tillatte kombinasjoner er de som kan implementeres basert på logikken til felles handling av laster eller visse begrensninger på antallet, men ikke i samsvar med konstruksjonens bæreevne.
Ugunstige kombinasjoner er de kombinasjoner av laster hvor konstruksjonen er i grensetilstand eller er nærmere grensetilstand enn under andre tillatte lastkombinasjoner.
I henhold til SNiP 2.01.07-85*, bør beregninger av strukturer og fundamenter for grensetilstander for den første og andre gruppen utføres under hensyntagen til ugunstige kombinasjoner av laster eller tilsvarende krefter. Disse kombinasjonene er etablert fra analysen av reelle alternativer for samtidig handling av ulike belastninger for det betraktede driftsstadiet av strukturen eller fundamentet.
For i dette tilfellet spesielle belastninger er fraværende, bør beregningen gjøres for hovedlastkombinasjonene.
Hovedkombinasjonene av laster består av de konstante, langsiktige og kortsiktige lastene vi definerte ovenfor. Kombinasjonene deres er kompilert i henhold til SNiP 2.01.07-85* "Belastninger og påvirkninger".
4.1.1. Laster og lasttilfeller, deres kombinasjoner og kombinasjoner i SCAD
SCAD-grensesnittet og dokumentasjonen bruker begrepene "last", "lastgruppe", "laster", "lastkombinasjon", "design kombinasjon av krefter".
Betydningen av begrepet "last" i SCAD sammenfaller med betydningen i SNiP 2.01.07-85*. Laster er noe som har en spesifikk fysisk betydning og kvantitativ definisjon: egen vekt, snø osv.
Noen ganger er det praktisk å kombinere individuelle belastninger som virker på en gruppe noder og elementer til "belastningsgrupper".
Laster (og grupper av laster) brukes til å lage "laster". Laster er det strukturen beregnes for med løsning av et samtidig system av lineære ligninger. I et spesielt tilfelle kan en lastkasse bestå av én last (en last av én type, for eksempel sin egen vekt). Begrepet "lasting" er nær betydningen av begrepet "lastkombinasjoner" i SNiP 2.01.07-85*.
Laster tatt med visse koeffisienter og logiske forbindelser utgjør en "kombinasjon av laster" og brukes i "design kombinasjon av krefter"-modus.
4.1.2. Legge inn laster og lasttilfeller
Før du oppretter et nytt lasttilfelle (eller gruppe av laster), må du lagre gjeldende lasttilfelle (eller gruppe av laster), og deretter tømme bufferminnet for laster.
Å lage et lasttilfelle krever litt omtanke, siden mulighetene for videre analyse avhenger av hvordan det gjøres, spesielt når man fokuserer på å finne designkraftkombinasjoner (DCF). For å gjøre dette, spesielt når du danner lasttilfeller, må det huskes at lastene til ett lasttilfelle må:
Handle alltid samtidig;
Har samme type når det gjelder varighet av handling;
Ha samme lastsikkerhetsfaktorer;
Ha like forhold mellom full og redusert belastningsverdi.
4.1.3. Design kombinasjoner av krefter, design kombinasjoner av laster
I beregningspraksis brukes to like, men fundamentalt forskjellige konsepter: designkraftkombinasjoner (DCF) og lastkombinasjoner (designlastkombinasjoner).
Bruken av dem ble diskutert i detalj i 2004 og 2005. på seminarene "Beregning og design av strukturer i SCAD Office-miljøet", arrangert av SCAD-utviklere. Seminarmateriell finner du på følgende lenker:
Http://www.scadgroup.com/download/Load_2004.ppt,
http://www.scadgroup.com/download/RSU.ppt.
Å utføre en beregning for en kombinasjon av belastningstilfeller er å få indikatorer på spennings-tøyningstilstanden til et system som samtidig er utsatt for flere belastningstilfeller.
Bygningen er utsatt for mange av belastningene og påvirkningene som er oppført ovenfor. Beregningen utføres for individuelle (elementære) lastetilfeller under forutsetning av at ethvert reelt systemlastningsalternativ kan representeres som en lineær kombinasjon av elementære. Denne tilnærmingen er begrunnet med en lineær tilnærming til beregning, siden superposisjonsprinsippet kun er gyldig for lineære systemer.
Å bestemme designkombinasjoner av krefter betyr å finne de kombinasjonene av individuelle laster som kan være avgjørende (den farligste) for hvert element som testes eller hver seksjon av elementet (dette gjelder stangen).
Å finne en ugunstig kombinasjon av belastningstilfeller (for eksempel for spenning i en bestemt seksjon eller element) er nettopp oppgaven som er løst i modusen "Beregningskombinasjoner av krefter" til SCAD-komplekset.
Et eksempel på valg av koeffisientverdier for designkombinasjoner av krefter er presentert i tabellen.
Beregningen av designkombinasjoner av krefter utføres på grunnlag av kriterier som er karakteristiske for de tilsvarende typene endelige elementer - stenger, plater, skjell, massive kropper. Ekstreme verdier av spenninger på karakteristiske punkter i tverrsnittet av elementet tas som slike kriterier. Beregningene tar hensyn til kravene til forskriftsdokumenter og logiske sammenhenger mellom lasttilfeller.
Utforming og beregning av fundamenter utføres iht
SNiP 2.02.02-83* "Fundamenter av bygninger og strukturer",
SNiP 2.02.03-85 "Pælefundamenter",
TSN 50-302-2004 "Design av fundamenter til bygninger og strukturer i St. Petersburg."
Pelefundamenter, avhengig av plassering av peler i planen, bør utformes i form:
Enkeltpeler - for frittstående støtter;
Pilbelter - under veggene til bygninger og konstruksjoner ved overføring av belastninger fordelt langs lengden til fundamentet med hauger arrangert i en, to rader eller flere;
Pælebusker - under søyler med hauger arrangert i plan på et område med kvadratiske, rektangulære, trapesformede og andre former;
Kontinuerlig pelefelt - for tunge konstruksjoner med peler jevnt fordelt under hele konstruksjonen og forent av en kontinuerlig grill, hvis bunn hviler på bakken.
Plasseringen av haugene i planen og antallet bestemmes basert på følgende kriterier:
Belastningen på pelen skal være mindre enn dens beregnede bæreevne;
Bevegelser av grillplaten bør ikke overskride tillatte verdier;
Hauger skal plasseres under veggene i neste etasje;
Tilstedeværelsen av peler er obligatorisk i hjørnene av bygningen, under søyler og i skjæringspunktet mellom bærende vegger;
Projeksjonen av byggets tyngdepunkt og senter av pelefeltet bør tilnærmet sammenfalle i plan.
5.1.1. Bestemmelse av antall hauger
Beregning av peler, pelefundamenter og deres fundament med hensyn til bæreevne utføres for grunnleggende og spesielle kombinasjoner av laster med sikkerhetsfaktorer større enn én, og når det gjelder deformasjoner - for hovedkombinasjoner av dimensjonerende laster med en sikkerhetsfaktor lik én . Beregninger av alle typer peler utføres på virkningen av laster som overføres til dem fra en bygning eller struktur, og drevne peler, i tillegg, på kreftene som oppstår i dem fra deres egen vekt under produksjon, lagring, transport av peler, samt ved løfting av dem opp på en peledriver i ett et punkt 0,3l avstand fra toppen av pelene, hvor l er lengden på pelen.
I det aktuelle tilfellet er fundamentet designet for vertikale belastninger (inkludert nyttige):
Konstante belastninger (egen vekt);
Langsiktig last (nyttelast, snølast);
Kortvarige belastninger (vind).
For boligbygg kan den vertikale lasten som overføres til fundamentet estimeres til 0,5 tonn per m 3 bygningsvolum. En ti-etasjers del av et boligbygg overfører en belastning på omtrent 10 000 tf til fundamentet.
For å tilnærmet bestemme antall peler i en plan, er det nødvendig å sette en foreløpig verdi for pelens bæreevne basert på jordforhold og prosjekteringserfaring. Det kan variere fra omtrent 60 til 120 tf for en bygning med flere etasjer.
Antall peler bestemmes ved å dele mengden vertikal belastning som overføres til fundamentet med bæreevnen til en enkelt pel. Bæreevnen til en enkelt pel er definert som pelens dimensjonerende bæreevne delt på lastsikkerhetsfaktoren (vanligvis ). Haugene legges i rader eller i rutemønster. Stigningen på haugene i busken er valgt som et multiplum på 5 cm.
5.1.2. Bæreevne for friksjonspeler
Pelens bæreevne antas å være den laveste av to verdier - jordens bæreevne eller bæreevnen til pelematerialet. For utvalgte peler er pelematerialets bæreevne dets passkarakteristikk.
Bæreevnen til en pel på bakken kan bestemmes fra tabell L.1 (Beregnet motstand under nedre ende av drevne peler) og L.2 (Beregnet motstand langs sideflaten til drevne peler) fra TSN 50-302 -2004 "Design av fundamenter til bygninger og konstruksjoner i St. -Petersburg."
5.1.3. Pelemodellering i SCAD
5.1.4. Langsgående stivhet av peler
Den komplekse ikke-lineære oppførselen til en pel i dens interaksjon med jorda i SCAD er modellert med spesielle lineære endelige elementer (type 51) - endelige stivhetslenker. For beregninger er det nødvendig å spesifisere den langsgående stivheten til haugene i samspillet med jorda. Mengden av stivhet er numerisk lik forholdet mellom kraften på pelen og setningen. Stivheten til en pel bestemmes av belastningen på pelen, egenskapene til selve pelen og jordforholdene.
5.1.4.1. Fastsettelse av setning av en enkelt pel
Oppgjøret av en enkelt pel bestemmes i henhold til SNiP 2.02.03-85 "Pælefundamenter". Det anbefales også å bruke Foundation-programmet.
5.1.4.2. Modellering av pelstivhet
Beregningen utføres i flere iterasjoner.
Belastningen på hver pel beregnes og setningen bestemmes.
Den innledende stivheten tilordnes fjærene (pelemodeller) som forholdet mellom designkraften på pelen og setningen.
Deretter beregnes bygget. Etter omregning vil kreftene i pelene endres (som regel).
Basert på de nye kreftene bestemmes setningen igjen, stivhetene beregnes og settes inn i designdiagrammet osv. Beregningen gjentas inntil størrelsen på kreftene i pelen mellom de siste innflygingene avviker med 10-15 %.
Elastisitetskoeffisienten (stivheten) til pelemodellen avhenger direkte av setningen, setningen på belastningen, og belastningen på sin side av stivheten til fjærene (pelemodeller).
5.1.4.3. Forenklet modellering av pelstivhet
For bygg med relativt jevn fordeling av lasten på pelene og ensartede grunnforhold i plan, er en forenklet tilnærming aktuelt. Stivheten til peler kan spesifiseres som forholdet mellom pelens bæreevne og halvparten av dens tillatte pelesetning under statiske tester.
Ved statiske tester antas grensen å være en last som forårsaker 20 % av avregningen av maksimalt tillatt for bygningen eller konstruksjonen som prosjekteres.
Den tillatte setningen av en bygning eller struktur bestemmes i henhold til tabell 4.1 (Gjennomsnittlig S og maksimal S¢ maksimal setning og relativ ujevn setning) fra TSN 50-302-2004 “Design av fundamenter til bygninger og konstruksjoner i St. Petersburg”.
Tar vi hensyn til tidligere oppnådd bæreevne til pelene, får vi stivhet som forholdet mellom bæreevnen og halvparten av pelesetningen i formen . Typisk er stivheten til pelen fra 3000 til 10000 tf/m.
I beregninger for deformasjoner antas sikkerhetsfaktoren for last å være lik én (med mindre andre verdier er fastsatt i designstandardene for konstruksjoner og fundamenter). Med andre ord er beregningen gjort basert på standard lastverdier.
6.1.1. Tegnregel for bevegelser
Tegnregelen for bevegelser er tatt i bruk slik at lineære bevegelser er positive hvis de er rettet i retning av å øke den tilsvarende koordinaten, og rotasjonsvinklene er positive hvis de samsvarer med regelen for høyre skrue (når man ser fra enden av den tilsvarende aksen til begynnelsen, skjer bevegelsen mot klokken).
6.1.2. Bevegelsesanalyse
De beregnede verdiene av lineære forskyvninger og rotasjoner av noder fra lastkombinasjoner analyseres ved å bruke tabellen med beregningsresultater "Bevegelser av noder fra kombinasjoner" for den første gruppen av grensetilstander. Det foretas en sammenligning av de maksimale forskyvningene med de tillatte.
I beregninger for deformasjoner antas sikkerhetsfaktoren for last å være lik én (med mindre andre verdier er fastsatt i designstandardene for konstruksjoner og fundamenter). Med andre ord er beregningen gjort basert på standard (og ikke beregnede) lastverdier. Gulvnedbøyninger oppnådd ved beregning av standard belastningsverdier skal sammenlignes med maksimalt tillatt i henhold til SNiP 2.01.07-85*.
SCAD lar deg utføre en slik sjekk for en bygning (struktur) med vilkårlig form. Robusthetstesting kan svare på tre spørsmål:
Hva er sikkerhetsfaktoren, dvs. hvor mange ganger må belastningen økes for at stabilitet skal oppstå?
Hva er formen for knekking;
Hva er de beregnede lengdene på stangelementene ifølge Yasinsky, dvs. hva er lengden på en enkelt støttet stang som mister stabilitet til verdien av den langsgående kraften som systemet under vurdering mister stabilitet ved.
Beregningsparametere er spesifisert på siden Bærekraft. Beregninger bør gjøres ved bruk av kombinasjoner av lasttilfeller. Det er nødvendig å stille inn søkeområdet for verdien av sikkerhetsfaktoren. Hvis sikkerhetsfaktoren overskrider denne verdien, stopper søket. Det er også nødvendig å stille inn beregningsnøyaktigheten (eller godta standardverdiene).
Basert på beregningsresultatene oppnås sikkerhetsfaktoren for den totale stabiliteten til systemet, samt minste sikkerhetsfaktor for lokalt tap og nummeret på elementet det detekteres på.
6.3.1. Tegnregel for innsats (stress)
Reglene for tegn for innsats (stress) er vedtatt som følger:
Følgende krefter beregnes i de endelige elementene i skallet:
Normale spenninger NX, NY;
Skjærspenning TXY;
Moments MX, MY og MXY;
Skjærkrefter QX og QY;
Reaktiv motstand av den elastiske basen RZ.
6.3.2. Kraft- og stressanalyse
SCAD-postprosessoren bestemmer designforsterkningen til de viktigste bærende konstruksjonene. Analysen av krefter og spenninger for den første gruppen grensetilstander kommer ned til en analyse av gjennomførbarheten av armering tilsvarende spenninger i horisontale plater.
1. TSN 50-302-2004 St. Petersburg. "Design av fundamenter til bygninger og strukturer i St. Petersburg."
2. SP 50-102-2003 "Design og montering av pelefundamenter (regelsett)."
3. SNiP 2.01.07-85* "Belastninger og støt".
4. SNiP 2.02.03-85 "Pælefundamenter".
5. Razorenov V.F. Mekaniske egenskaper til jord og bæreevne til peler - Voronezh, 1987.
6. SCAD Office. Datakompleks SCAD: Lærebok / V.S. Karpilovsky, E.Z. Kriksunov, A.A. Malyarenko, M.A. Mikitarenko, A.V. Perelmuter. - 592 sider
7. SCAD Office. Implementering av SNiP i designprogrammer: Lærebok / Andre utgave, supplert og korrigert / V.S. Karpilovsky, E.Z. Kriksunov, A.A. Malyarenko, M.A. Mikitarenko, A.V. Perelmuter, M.A. Perelmuter, V.G. Fedorovsky. - 288 s.
8. Nekrasov A.V., Nekrasova M.A. Allplan FT-17.0. Det første prosjektet fra skisse til presentasjon.
9. Beregning og design av strukturer av høyhus laget av monolitisk armert betong / A.S. Gorodetsky, L.G. Batrak, D.A. Gorodetsky, M.V. Laznyuk., S.V. Yusipenko. – K.: red. "Fakt", 2004 – 106 s.
10. A.V.Perelmuter, V.I.Slivker. Beregningsmodeller av strukturer og muligheten for deres analyse. – Kiev, WPP “Compass”, 2001. – 448 s.
SCAD-programvarepakken, i tillegg til beregningsmodulen for finite element modellering, inkluderer et sett med programmer som er i stand til å løse mer spesifikke problemer. På grunn av dets autonomi kan settet med satellittprogrammer brukes separat fra SCAD-hovedberegningsmodulen, og det er ikke forbudt å utføre felles beregninger med alternative programvarepakker (Robot Structural Analysis, STARK ES). I denne artikkelen skal vi se på flere eksempler på beregninger i SCAD Office.
Eksempel på valg av armering i prefabrikkert platekant i SCAD-programmet
Platen skal monteres på en byggeplass, for eksempel på murvegger hengslet. Jeg anser det som upassende å modellere hele platen, en del av bygningen eller hele bygningen for en slik oppgave, siden lønnskostnadene er ekstremt uforholdsmessige. ARBAT-programmet kan komme til unnsetning. Det anbefales at ribben beregnes som T-profil i armert betong. Menyen til SCAD-programvarepakken er intuitiv: for en gitt seksjon, forsterkning og kraft, mottar ingeniøren et resultat på elementets bæreevne med referanse til klausulene i forskriftsdokumentene. Beregningsresultatet kan genereres automatisk i et tekstredigeringsprogram. Det tar omtrent 5-10 minutter å legge inn data, som er betydelig mindre enn dannelsen av en finitt element-modell av et ribbet gulv (la oss ikke glemme at i visse situasjoner gir finite element-metoden flere beregningsmuligheter).
Et eksempel på beregning av innebygde produkter i SCAD
La oss nå huske beregningen av boliglånsprodukter for feste av konstruksjoner til armerte betongseksjoner.
Jeg møter ofte designere som setter parametere av designgrunner, selv om det er ganske enkelt å sjekke bæreevnen til de innebygde delene. Først må du beregne skjærkraften ved festepunktet til den innebygde delen. Dette kan gjøres manuelt ved å samle laster over lastområdet, eller bruke Q-diagrammet til den endelige elementmodellen. Bruk deretter den spesielle beregningssiden til ARBAT-programmet, legg inn data om utformingen av den innebygde delen og kreftene, og få til slutt prosentandelen av bæreevneutnyttelsen.
Med et annet interessant eksempel på beregning i SCAD En ingeniør kan støte på: å bestemme bæreevnen til en treramme. Som vi vet, av en rekke årsaker, har ikke FEM (finite element method) beregningsprogrammer i arsenalet moduler for beregning av trekonstruksjoner i henhold til russiske forskriftsdokumenter. I denne forbindelse kan beregningen gjøres manuelt eller i et annet program. SCAD-programvarepakken tilbyr ingeniøren DECOR-programmet.
I tillegg til dataene på seksjonen, vil DECOR-programmet kreve at ingeniøren legger inn beregnede krefter, som kan oppnås ved hjelp av PC LIRA 10. Etter å ha satt sammen beregningsmodellen, kan du tilordne en parametrisk seksjon av treet til stengene, sette elastisitetsmodulen til treet og oppnå kreftene i henhold til deformasjonsskjemaet:
I dette beregningseksemplet i SCAD viste den kritiske verdien seg å være fleksibiliteten til elementet, marginen for grensemomentet til seksjonene er "solid". Informasjonsblokken til DECOR-programmet vil hjelpe deg å huske den maksimale fleksibilitetsverdien til treelementer:
Et eksempel på beregning av bæreevnen til et fundament i SCAD
En integrert del av modellering av et pel-platefundament er beregning av bæreevne og setning av pelen. REQUEST-programmet vil hjelpe ingeniøren med å takle denne typen oppgave. I den implementerte utviklerne beregningen av fundamenter i samsvar med standardene for "fundamenter og fundamenter" og "pelefundamenter" (du finner ikke slike evner i FEM-beregningsprogrammer). Så for å modellere en haug, er det nødvendig å beregne stivheten til et enkelt-node endelig element. Stivhet måles i tf/m og er lik forholdet mellom pelens bæreevne og setningen. Det anbefales å utføre modellering iterativt: i begynnelsen, sett den omtrentlige stivheten, og avgrens deretter stivhetsverdien basert på de beregnede parametrene til haugen. Den konstruerte beregningsmodellen for endelige elementer vil tillate oss ikke bare å finne belastningen på haugen nøyaktig, men også å beregne grillarmeringen:
Etter å ha beregnet strukturen vil brukeren av PC LIRA 10 kunne beregne nødvendig belastning på pelen ved å tegne en mosaikk av krefter i et enkelt-node endelig element. Den resulterende maksimale kraften vil være den nødvendige konstruksjonsbelastningen på pelen. Bæreevnen til den valgte pelen må overstige den nødvendige verdien.
Som startdata legges type pel (boret, drevet), parametere for peleseksjonen og jordforhold i henhold til geologiske undersøkelsesdata inn i REQUEST-programmet.
Eksempel på beregning av knutepunktforbindelser i SCAD
Beregning av knutepunktforbindelser er en viktig del av analysen av bygningers bæreevne. Imidlertid forsømmer designere ofte denne beregningen. Resultatene kan være ekstremt katastrofale.
Figuren viser et eksempel på manglende tilveiebringelse av bæreevnen til veggen til den øvre korden av sperrestolen ved festepunktet til sperrestolen. I følge joint venturet "Steel Structures" er slike beregninger gjort uten feil. Du finner heller ikke en slik beregning i et finite element-beregningsprogram. COMET-2-programmet kan være en vei ut av situasjonen. Her finner brukeren beregninger av nodeforbindelser i henhold til gjeldende regelverk.
Vår node er en fagverksnode og for å beregne den må du velge et rådgivende element i programmet. Deretter barberer brukeren omrisset av beltet (vårt tilfelle er V-formet), de geometriske parametrene til panelet og kreftene til hver stang. Krafter beregnes vanligvis i FEM-beregningsprogrammer. Basert på de innlagte dataene genererer programmet en tegning for å visuelt representere enhetens design og beregner bæreevnen for alle typer testing i henhold til forskriftsdokumenter.
Et eksempel på å konstruere en MCI-beregning i SCAD
Konstruksjonen av endelige elementberegningsmodeller er ikke komplett uten påføring av laster, manuelt beregnede verdier tilordnes elementet i FEM-beregningsprogrammer. Ingeniøren vil få hjelp til å samle vind- og snølast av WEST-programmet. Programmet inneholder flere beregningsmoduler som lar deg beregne vind- og snølaster basert på det angitte byggeområdet og omrisset av bygningskonturen (de vanligste beregningsmodulene til WEST-programmet). Så når du beregner en baldakin, må designeren angi høyden på ryggen, helningsvinkelen og bredden på skråningen. Basert på innhentede diagrammer legges lasten inn i beregningsprogrammet, for eksempel PC LIRA 10.4.
Som en konklusjon kan jeg si at SCAD-programvarepakken og dens satellitter lar brukeren redusere arbeidskostnadene betydelig ved beregning av lokale problemer, samt lage nøyaktige beregningsmodeller, og også inneholde referansedata som er nødvendige i arbeidet til sivilingeniører. Uavhengigheten til programmene gjør at designere kan bruke dem i kombinasjon med alle beregningssystemer basert på beregninger med finite element-metoden.
En ingeniør som står overfor beregningen av rammen til en bygning, hvor ett av de bærende elementene er en søyle, vil komme til behovet for å beregne et frittstående fundament. For beregninger i SCAD-datakomplekset har utviklerne levert nesten komplett funksjonalitet for å bestemme bæreevnen i henhold til alle fundamentverifiseringskriterier.
Så etter å ha fullført konstruksjonen av en ramme, for eksempel en metallramme, må du beregne separate fundamenter. For å gjøre dette, i SCAD-datamaskinkomplekset er det nødvendig å spesifisere noder som er sikret mot forskyvning i spesifiserte retninger og rotasjonsvinkler (det er i disse nodene at reaksjonen til støttene kan beregnes). Oftest analyseres den vertikale reaksjonen, den horisontale reaksjonen og momentet i konstruksjonens operasjonsplan. SCAD-datamaskinkomplekset viser reaksjoner for alle noder merket av brukeren, som regel vurderes tre kombinasjoner av belastninger:
Rz max, Rx resp, Ruy resp
Rz resp., Rx max, Ruy resp.
Rz resp., Rx resp., Ruy maks.
Fig.1 Betraktet bygningsramme (vertikal reaksjon) i et datakompleksSCAD
Det er ikke lett å visuelt bestemme de maksimale verdiene når kretsen er tungt belastet, du kan bruke "dokumentasjons"-verktøyet, der de nødvendige cellene med tall filtreres ved å vise en tabell over alle verdier fra SCAD-datamaskinkomplekset; i MS Excel.
De resulterende verdikombinasjonene må da benyttes ved beregning av frittstående fundament. Beregningen av frittstående fundamenter kan også utføres manuelt for dette formålet, trykket under fundamentet beregnes.
På grunn av dreiemomentet som oppstår er trykket ujevnt. Grenseverdiene beregnes ved hjelp av formelen
Det neste trinnet i beregningen av et frittstående fundament er å bestemme den beregnede jordmotstanden. Beregninger er gjort i henhold til SP 22.13330.2011 "Fundamenter av bygninger og konstruksjoner", formel 5.7. For beregningen kreves ingeniørgeologiske undersøkelser av jordlagene på den aktuelle byggeplassen (eller direkte under et eget fundament).
Beregninger av designjordmotstanden for et frittstående fundament kan også gjøres ved å bruke REQUEST-programmet (satellitt til SCAD-datakomplekset). Programmet implementerer beregninger i henhold til SP 22.13330.2011 "Fundamentering av bygninger og konstruksjoner".
Den resulterende verdien R må nødvendigvis være større enn trykkverdien P. Ellers er en reduksjon i trykket på bakken nødvendig, for eksempel ved å øke arealet til et frittstående fundament. Arealet av fundamentet og motstandsmomentet til fundamentseksjonen er i nevneren til formelen for å finne trykk P, som tvinger trykkindikatoren til å reduseres.
Ved beregning av frittstående fundament bør man heller ikke glemme beregningen av grunnplaten for stansing og beregningen av bæreevnen. Bæreevnen til fundamentplaten beregnes som en dobbel utkragende bjelke, belastningen som er lik trykket på bakken (Newtons III lov). Resultatet av beregningen er installasjonen av den fungerende "nedre" armeringen av plateseksjonen.
Kraften på platen fra søylen er ganske betydelig, så når du beregner stansekraften, kan det være nødvendig å installere ytterligere stadier av et eget fundament.
Stansing, samt beregning av to utkragende bjelker, kan utføres av ARBAT-programmet (satellitt av SCAD-datamaskinkomplekset).
Når hele algoritmen beskrevet ovenfor er fullført, kan beregningen av et frittstående fundament anses som fullført.
La oss nå gå tilbake til bygningsrammediagrammet. Ethvert fundament på et jordfundament (unntatt stein) synker under påvirkning av en eller annen belastning. Den resulterende ytterligere deformasjonen av kretsen bidrar til en endring i omfordelingen av krefter allerede i elementene i kretsen. Derfor oppstår behovet i noen tilfeller (de mest kritiske) for ikke å installere en stiv klemme, men en elastisk forbindelse, ved krysset mellom søylen og et frittstående fundament. SCAD-datamaskinkomplekset beregner ikke automatisk stivheten til den elastiske forbindelsen, men denne operasjonen kan utføres manuelt. Stivheten til den elastiske forbindelsen under vertikal forskyvning er lik forholdet mellom bæreevnen til et frittstående fundament og setningen, den resulterende verdien måles i t/m. Oppgjøret kan beregnes ved å bruke REQUEST-programmet (en satellitt fra SCAD-datakomplekset).
Ved å beregne frittstående fundament får vi et mer nøyaktig bilde av bygningens deformasjon, og derfor mer nøyaktige krefter i de ferdige elementene.
Fig.2 Deformert diagram av bygningsrammen.DatabehandlingskompleksSCAD
Så ved hjelp av SCAD-datamaskinkomplekset vil brukeren kunne utføre den nødvendige beregningen av frittstående fundamenter, velge nødvendig grunnareal, utføre stanseberegninger, bestemme bygningens helning og også ta hensyn til omfordeling av krefter avhengig av den resulterende bosettingen av strukturen.
Som grunnlag for å beregne setningen av pelefundamenter, ble teknologien foreslått av SergeyKonstr i dette emnet tatt i bruk: "OFZ i henhold til SP 24.13330.2011", på dwg.ru, revidert etter vår forståelse, for å passe til våre egne verktøy og evner.
SP 24.13330.2011: S=Sef+Sp+Sc
hvor, S - setning av pelen, Sef - setting av betinget fundament, Sp - setning på grunn av stansing, Sc - setning på grunn av sammenpressing av pelesjakt.
Teknologien er som følger:
1. Jeg beregner ordningen som om jeg på naturlig grunnlag i (SCAD+Cross) får gjennomsnittlig utkast (Sef)
2. Jeg ordner haugene på planen. Jeg lager et ekstra designskjema som bare inkluderer grunnplaten og pelene. For å belaste platen med en enhetslast (1T/m2), og finne ut lastområdet til de plasserte pelene, eller "pelecelleområdet" som er nødvendig for å beregne stanseavsetningen. Det er en fangst - hvilket område bør tas for ekstrem- og hjørnepelene? Bare av intuitive grunner la jeg til en koeffisient til cellearealet lik 2 og 4
4. Å beregne Sc er ikke et problem, å kjenne til lasten på pelen og dens parametere.
5. Når jeg kjenner Sef, Sp, Sc, får jeg stivheten til haugene og utfører flere iterasjoner av beregningen.
For å modellere haugene bestemte jeg meg for å bruke universalstenger. Det er mye mer praktisk å jobbe med dem i SCADA enn for eksempel med forbindelser med begrenset stivhet.
Ved hjelp av SPDS Graphics ble det utviklet et parametrisk objekt "Pile" og en "tabell for beregninger". Alle beregninger utføres inne i dette objektet, vi trenger bare å gi det innledende parametere:
1. Still inn pelparametrene (seksjon, lengde) og jordparametre (E1, Mu1, E2, Mu2,)
2. Sett belastningen på pelen (til en første tilnærming, den totale vertikale belastningen på bygningen / antall peler).
3. Sett pelene til setningen til det betingede fundamentet, beregnet ved hjelp av SCAD+Cross, og dybden på innsynkningslaget. Her er isofeltet til bosetningen til min heller, henholdsvis pelene fikk Sef avhengig av hvilket felt de falt i.
4. Still inn lastområdene (reaksjon i pelen fra en enhetslast).
5. Det parametriske objektet, som mottar alle disse parameterne, beregner den totale setningen, og følgelig stivheten (E=N/S), og bygger en vertikal stang med en lengde lik 1000/E.
6. Faktisk deler vi disse objektene, og lar bare de vertikale stolpene være igjen, og importerer dem til CAD, hvor vi tildeler stivhet EF = 1000 til alle stolpene.
7. Det er urealistisk å sette setning, last etc. for hver pel i et stort pelefelt. Tilordning av data til hauger skjer ved bruk av Excel - SPDS-tabell. Men dette er bare mulig hvis bunkenumrene i SCADA tilsvarer bunkenumrene på planen i AutoCAD. Derfor blir hauger i AutoCAD sortert etter X, Y og nummerert ved hjelp av en tabell. Før du importerer stengene til SCAD må de bygges om i samme rekkefølge som pelene. Brukere Nanocad kan bruke makro , som har designet svelle (d) . Du kan også bruke PC Lyra til dette formålet, som kan omnummerere stengene avhengig av deres X, Y-koordinater.
