Programski paket SCAD poleg računskega modula za modeliranje končnih elementov vključuje nabor programov za reševanje bolj specifičnih problemov. Nabor satelitskih programov se lahko zaradi svoje avtonomnosti uporablja ločeno od glavnega SCAD računskega modula, prav tako ni prepovedano izvajati skupnih izračunov z alternativnimi programskimi paketi (Robot Structural Analysis, STARK ES). V tem članku si bomo ogledali več primerov izračunov v SCAD Office.
Primer izbire armature v robu montažne plošče v programu SCAD
Plošča bo nameščena na gradbišču, npr. opečne stene zgibno Modeliranje celotne plošče, dela objekta ali celotnega objekta za tako nalogo se mi zdi neprimerno, saj so stroški dela izjemno nesorazmerni. Program ARBAT lahko priskoči na pomoč. Priporočljivo je, da se rebro izračuna kot T-prerez iz armiranega betona. Meni programskega paketa SCAD je intuitiven: za določen prerez, ojačitev in silo inženir prejme rezultat o nosilnosti elementa glede na klavzule regulativnih dokumentov. Rezultat izračuna se lahko samodejno ustvari v urejevalniku besedil. Vnos podatkov traja približno 5-10 minut, kar je bistveno manj kot oblikovanje modela končnih elementov rebrastega poda (ne pozabimo, da v določenih situacijah metoda končnih elementov omogoča več računskih zmožnosti).
Primer izračuna vgrajenih izdelkov v SCAD
Zdaj pa se spomnimo izračuna hipotekarnih produktov za pritrjevanje konstrukcij na armiranobetonske odseke.
Pogosto srečam projektante, ki postavljajo parametre iz konstrukcijskih razlogov, čeprav je preverjanje nosilnosti vgrajenih delov povsem preprosto. Najprej morate izračunati strižno silo na pritrdilni točki vdelanega dela. To je mogoče storiti ročno z zbiranjem obremenitev na območju obremenitve ali z uporabo diagrama Q modela končnih elementov. Nato uporabite posebno računsko stran programa ARBAT, vnesite podatke o konstrukciji vgradnega dela in silah ter na koncu dobite odstotek izkoriščenosti nosilnosti.
še z enim zanimiv primer izračun v SCAD inženir lahko naleti na: določanje nosilnosti lesen okvir. Kot vemo, računski programi FEM (metoda končnih elementov) zaradi številnih razlogov nimajo v svojem arzenalu modulov za izračun lesenih konstrukcij po ruskem jeziku. regulativni dokumenti. V zvezi s tem se lahko izračun izvede ročno ali v drugem programu. Programski paket SCAD ponuja inženirju program DECOR.
Poleg podatkov o prerezu bo program DECOR zahteval od inženirja vnos izračunanih sil, ki jih lahko pridobite z osebnim računalnikom LIRA 10. Po sestavi računskega modela lahko palicam dodelite parametrični prerez drevesa, nastavite modul elastičnosti drevesa in dobimo sile po shemi deformacije:
V tem primeru izračuna v SCAD se je kritična vrednost izkazala za fleksibilnost elementa, marža za omejevalni moment odsekov je "trdna". Odpoklic mejna vrednost Informacijski blok programa DECOR bo pripomogel k fleksibilnosti lesenih elementov:
Primer izračuna nosilnosti temelja v SCAD
Sestavni del simulacije podlaga iz pilotnih plošč je izračun nosilnosti in posedanja pilota. Program REQUEST bo inženirju pomagal pri soočanju s tovrstno nalogo. V njem so razvijalci izvedli izračun temeljev v skladu s standardi "temelji in temelji" in "temelji pilotov" (v programih za izračun FEM ne boste našli takšnih zmogljivosti). Za modeliranje kupa je torej potrebno izračunati togost končnega elementa z enim vozliščem. Togost se meri v tf/m in je enaka razmerju med nosilnostjo pilota in njegovim posedanjem. Priporočljivo je, da modeliranje izvajate iterativno: na začetku nastavite okvirno togost, nato pa na podlagi izračunanih parametrov pilota določite vrednost togosti. Konstruiran model izračuna končnih elementov nam bo omogočil ne le natančno določitev obremenitve pilota, temveč tudi izračun armature rešetke:
Po izračunu konstrukcije bo uporabnik PC LIRA 10 lahko z risanjem mozaika sil v enovozlnem končnem elementu izračunal potrebno obremenitev pilota. Prejeto največji napor bo zahtevana projektna obremenitev pilota, mora nosilnost izbranega pilota presegati zahtevano vrednost.
Kot izhodiščne podatke se v program ZAHTEVA vnese vrsta pilota (zavrtani, zabiti), parametri prereza pilota in stanje tal po podatkih geoloških raziskav.
Primer izračuna nodalnih povezav v SCAD
Izračun vozliških povezav je pomemben del analize nosilnosti stavb. Vendar oblikovalci pogosto zanemarjajo ta izračun; rezultati so lahko zelo katastrofalni.
Na sliki je prikazan primer pomanjkanja nosilnosti stene zgornje tetive špirovskega nosilca na mestu pritrditve špirovskega okvirja. Po navedbah skupnega podjetja "Jeklene konstrukcije" so takšni izračuni narejeni brez napak. Tudi v programu za izračun končnih elementov takšnega izračuna ne boste našli. Program COMET-2 je lahko izhod iz situacije. Tu uporabnik najde izračune povezav vozlišč v skladu z veljavnimi predpisi.
Naše vozlišče je truss node in za izračun morate v programu izbrati svetovalni element. Nato uporabnik obrije obris pasu (naš primer je v obliki črke V), geometrijske parametre plošče in sile vsake palice. Sile se običajno izračunajo v računskih programih MKE. Na podlagi vnesenih podatkov program ustvari risbo za vizualni prikaz konstrukcije sklopa in izračuna nosilnost za vse vrste testiranj v skladu z regulativnimi dokumenti.
Primer konstruiranja izračuna MCI v SCAD
Konstrukcija računskih modelov s končnimi elementi ni popolna brez uporabe obremenitev, so ročno izračunane vrednosti dodeljene elementu v programih za izračun FEM. Inženirju bo pri zbiranju vetrnih in snežnih obremenitev pomagal program WEST. Program vsebuje več računskih modulov, ki vam omogočajo izračun vetrnih in snežnih obremenitev na podlagi vnesenega območja gradnje in obrisa obrisa objekta (najpogostejši računski moduli programa WEST). Torej mora projektant pri izračunu nadstreška navesti višino grebena, kot naklona in širino pobočja. Na podlagi dobljenih diagramov se obremenitev vnese v računski program, npr. PC LIRA 10.4.
Kot zaključek lahko rečem, da programski paket SCAD in njegovi sateliti uporabniku omogočajo znatno zmanjšanje stroškov dela pri izračunu lokalnih problemov, pa tudi ustvarjanje natančnih računskih modelov in vsebujejo tudi referenčne podatke, potrebne pri delu gradbenih inženirjev. Avtonomnost programov omogoča oblikovalcem, da jih uporabljajo v kombinaciji s poljubnimi računskimi sistemi, ki temeljijo na izračunih po metodi končnih elementov.
Končno se je uresničilo tisto, kar smo vsi naši uporabniki dolgo čakali: v PC LIRA 10.6 se je pojavil nov končni element 57 - »Pilot«, ki uveljavlja določila SP 24.13330.2011 »Temelji pilotov«. Videz tega končnega elementa bistveno razširi zmogljivosti programskega paketa pri izračunu stavb na pilotnih temeljih, kar omogoča hitrejše in natančnejše izračune. Če so prej morali uporabniki PC LIRA modelirati pilote 56 FE, njihovo togost pa so izračunali bodisi v drugih programih ali ročno, bo zdaj program naredil vse, morate samo vnesti začetne podatke.
Izvedba
V PC LIRA 10.6 so implementirane naslednje projektne situacije:
Enojni kup (točke 7.4.2 – 7.4.3, SP 24.13330.2011);
Puša pilota (točke 7.4.4 – 7.4.5, SP 24.13330.2011);
Pogojna podlaga (točke 7.4.6 – 7.4.9, SP 24.13330.2011);
Podane so naslednje predpostavke:
Običajno velja, da je zagotovljena nosilnost pilota; - Tla, na katerih leži pilot, se obravnavajo kot linearno deformabilen polprostor; - Izpolnjeno je razmerje: (l – dolžina, d – zmanjšan premer jaška pilota).
Izvedene so naslednje vrste pilotov (slika 1):
-
školjka;
Pravokoten;
kvadrat.
V tem primeru je lahko konec kupa bodisi koničast ali kijast.
riž. 1. Vrste pilotov. PC LIRA 10.6
Izračun posameznega kupa
Za vsak pilot, bodisi posamezen ali kot del grmovja/pogojnega temelja, so nastavljeni naslednji parametri (slika 2):
- Dolžina kupa
- Število razdeljenih odsekov - večje kot je to število, natančnejši je izračun.
- Modul elastičnosti debla je značilnost materiala, iz katerega je izdelan kup;
- Poissonovo razmerje materiala;
- Globina od površine zemlje, pri kateri se ne upošteva upor tal vzdolž bočne površine (pri potresnih vplivih).
- Volumetrična teža materiala kupa.
riž. 2. Nastavitev parametrov kupa. PC LIRA 10.6
Parametre izračuna za posamezen pilot nastavimo s klikom na gumb “Izračunaj togost posameznega pilota” (slika 3).
riž. 3. Parametri za izračun togosti pilota. PC LIRA 10.6
V tem primeru se bočni koeficient ležišča na površini kupa izračuna po formuli:
Kjer je K sorazmernostni koeficient, sprejet glede na vrsto tal, ki obkrožajo kup (Dodatek B, tabela B.1); γс - koeficient pogojev delovanja tal. Za posamezen kup γс =3.
Izračun posedanja posameznega pilota se izvede v skladu s SP 24.13330.2011: za pilot brez razširitve v skladu s klavzulo 7.4.2 a, za pilot z razširitvijo v skladu s klavzulo 7.4.2 b.
Izračun pilotnega grma
Če želite ustvariti pilotni grm, morate poklicati ukaz "Skupine pilotov", ki se nahaja v orodni vrstici ali v meniju "Dodelitve". Za določitev pilotnega grma morate izbrati skupino pilotov, ki bodo vključeni v grm in klikniti na gumb »Dodaj pilotni grm« (slika 4).
riž. 4. Postavitev pilotnega grma. PC LIRA 10.6
Metoda za izračun pilotne puše ustreza točkam 7.4.4 – 7.4.5 SP 24.13330.2011. V tem primeru se karakteristike togosti pilota samodejno izračunajo v Soil Editorju, za kar je ta v tabelo dodal štiri stolpce za podajanje fizikalnih in mehanskih lastnosti (slika 5):
- Vrsta tal za temelj pilota (tabela B.1 SP 24.13330.2011). Uporablja se za interpolacijo vrednosti "K" iz danega indeksa fluidnosti tal "IL" ali koeficienta poroznosti "e".
Indeks pretoka "IL" za meljasto-glinasta tla;
Koeficient poroznosti "e" za peščena tla;
Proporcionalni koeficient »K«, ki ga lahko nastavimo numerično ali interpoliramo z izbiro tal iz stolpca »Vrsta tal za pilotno temeljenje«;
riž. 5. Tabela fizikalnih in mehanskih lastnosti IGE. PC LIRA 10.6
V parametrih izračuna (slika 6) se je pojavil nov zavihek - "Piloti", v katerem so navedeni parametri, potrebni za izračun:
k - koeficient globine pod peto (točka 7.4.3 SP 24.13330.2011);
γ c - koeficient delovnih pogojev za izračun pilotov za kombinirano delovanje navpičnih in vodoravnih sil in momenta (točka B.2, Dodatek 2, SP 24.13330.2011);
γ с а - koeficient zbitosti tal pri potopitvi pilota, se upošteva za zmanjšanje sorazmernega koeficienta K pri obdelavi pilotov kot dela grma (klavzula B.2, Dodatek 2, SP 24.13330.2011).
riž. 6. Zavihek za izračun pilotov. PC LIRA 10.6
Izračun posedanja pilotnega grma se izvede v skladu s členi 7.4.4 - 7.4.5 SP 24.13330.2011. Pri izračunu posedka skupine pilotov se upošteva njihov medsebojni vpliv. Izračun koeficienta ležišča Cz na stranski površini pilota ob upoštevanju vpliva pilotov v grmu se izvede kot za posamezen pilot, le da se sorazmernostni koeficient K pomnoži z redukcijskim faktorjem αi.
Medsebojni vpliv posedanja pilotnih gruč se upošteva enako kot pri izračunu pogojnih temeljev. Izračun togosti pilotov v grmovju pilotov se izvede po enaki metodi kot pri posameznih pilotih, vendar ob upoštevanju njihovega medsebojnega vpliva tako v grmu kot med grmovjem.
Izračun pogojne temeljev
Nastavitev pogojnega temelja iz pilotnega grma se razlikuje le po tem, da je v "Skupini pilotov" izbrana postavka "Pogojni temelj". Prav tako je treba dodatno določiti Acf - območje pogojne podlage in način razporeditve pilotov - navadne ali šahovnice.
Geološke razmere ter fizikalne in mehanske lastnosti temeljnih tal so določene v urejevalniku tal.
Celotno posedanje polja temeljnih pilotov se določi po formuli:
Kje: - posedanje pogojnega temelja,
Dodaten posedek zaradi potiskanja pilotov v višini podlage pogojnega temelja,
Dodaten posedek zaradi stiskanja gredi pilota.
Dodaten posedek zaradi stiskanja gredi pilota se izračuna po formuli:
Ugotavljanje posedanja pogojnega temelja, kot tudi izračun medsebojnega vpliva skupin pilotov (vključno s pilotnimi grmi) se lahko izvede po analogiji z ploščasti temelji z uporabo 3 različnih metod:
- Metoda 3 - modificiran model Pasternaka.
1. metoda - Pasternakov temeljni model,
Metoda 2 - Winkler-Fussov temeljni model,
Če se izračun izvaja v modulu Tla, je potrebno, tako kot pri izračunu ploščnih elementov, pilotom dodeliti začetno obremenitev, ki jo je mogoče nato izboljšati s funkcijo pretvorbe rezultatov v začetne podatke (sl. 7). To naredite z ukazom "Elastični temelj".
riž. 7. Določanje začetne obremenitve pilotov. PC LIRA 10.6
Po izračunu v modulu Tla lahko s klicem funkcije “Analiza modela” sledite posedkom, togosti in drugim parametrom pilotov in tal (slika 8).
Slika 8. Vizualizacija izračunov. PC LIRA 10.6
Tako smo preučili novo funkcijo, ki se je pojavila v PC LIRA 10.6 in omogoča izračun objektov na pilotnih temeljih.
Geometrijske značilnosti zgradbe
Stavba ima pravokotno tlorisno dimenzijo 75,0 x 24,0 m, višina na vrhu 15,9 m. Stavba obsega 3 etaže. Prvo nadstropje je visoko 4,2 m; drugo nadstropje - 3,6 m; tretje nadstropje - 3,5 m.
Nosilni sistem stavbe
Niveleta gotovih tal prvega nadstropja je vzeta kot relativna kota 0,000, kar ustreza absolutni nadmorski višini +12.250m. Nadmorska višina dna rešetke +10.700. Objekt ima pravokotno obliko v dimenzijah 75,0x24,0 m, vgrajeni so v razponu 6 m in 3 m. Objekt ima 2 etaži , kota izvedene etaže prvega nadstropja je 0,000, drugega nadstropja +4,200 in tretjega nadstropja +7,800. Kota dna nosilne konstrukcije kritine (fabri) je +12.000.
Konstrukcijska zasnova objekta je okvirno ogrodje.
Okvir stavbe je zasnovan kovinski s prevleko iz ukrivljenih varjenih jeklenih cevi kvadratnega prereza z nagibom zgornjih tetiv 3% v obe smeri. Spodnji pasovi so vodoravni. Glavne nosilne konstrukcije okvirja so jekleni stebri, združeni s sistemom vertikalnih in horizontalnih povezav.
Trdnost in prostorsko stabilnost zagotavlja togo vpetje stebrov v temelje v ravnini okvirjev in vertikalne povezave vzdolž stebrov iz ravnine okvirjev. Nosilci so na tečajih pritrjeni na stebre.
Stabilnost prevleke ustvarja trdi disk prevleke - sistem vodoravnih paličnih povezav in profilirane pločevine vzdolž zgornjih tetiv nosilcev. Horizontalne povezave prevleke se nahajajo vzdolž zgornjih tetiv rešetk. Za zagotovitev stabilnosti nosilcev med namestitvijo se uporabljajo odstranljivi distančniki inventarja, razviti v delovnem projektu.
Okvir zgradbe
Glede na sheme obremenitve prevleke sta sprejeti dve vrsti strešnih nosilcev:
1.Ф1, v oseh 2-4;
2.Ф2 v oseh 1, 5-13.
Špirovske rešetke so izdelane iz dveh montažnih razredov. Zgornje tetive so povezane na prirobnice, spodnje - z oblogami na visoko trdnih vijakih (torni spoji). Uporabljeni profili so jekleni upognjeni zaprto varjeni kvadratni profili v skladu z GOST 30245-2003.
Blagovna znamka špirovcev F1:
1. Zgornji pas je upognjen kvadratni profil 180x10;
2. Spodnji pas - upognjen kvadratni profil 140x8;
3. Nosilne spone - upognjen kvadratni profil 120x8;
4. Raztegnjene/stisnjene naramnice - upognjen kvadratni profil 120x6;
Blagovna znamka špirovcev F2:
1. Zgornji pas je upognjen pravokotni profil 180x140x8;
2. Spodnji pas je upognjen kvadratni profil 140x7;
3. Nosilne spone - upognjen kvadratni profil 120x5;
4. Raztegnjene/stisnjene naramnice - upognjen kvadratni profil 100x4;
5. Stojala - upognjen kvadratni profil 80x3.
Stebri okvirja imajo odsek, ki je konstanten vzdolž višine stavbe in so zasnovani iz valjanega I-prereza tipa "K", 35K2 (STO ASChM 20-93);
Medetažni nosilci so izdelani iz valjanega I-prereza tipa "B" (STO ASChM 20-93):
Glavni nosilci so I-prereza 70B1;
Sekundarni nosilci - I-predel 40B2;
Prekrivni nosilci v oseh 14/A-D so zasnovani iz valjanega I-prereza tipa "B" (STO ASChM 20-93), 60B2.
Monorail za dvigalo – 45M (STO ASChM 20-93);
Priključki (horizontalni in vertikalni) so izvedeni iz ukrivljeno varjenih jeklenih cevi kvadratnega preseka. Odseki so jekleni upognjeni zaprti varjeni kvadratni profili v skladu z GOST 30245-2003:
1. Vertikalne povezave - upognjen kvadratni profil 180x5;
2. Horizontalne povezave - upognjen kvadratni profil 150x4.
Tla so izdelana iz monolitnih armiranobetonskih plošč iz profilirane jeklene pločevine SKN50-600-0,7, ki se uporablja kot trajni opaž. Debelina poda 110 mm. Sprejemljivi so razredi betona B25, W4, F100. Stropi so izdelani vzdolž zgornjih tetiv iz kovinskih tramov.
Distančniki so izdelani iz ukrivljenega jeklenega zaprtega varjenega kvadratnega profila v skladu z GOST 30245-2003.
1. Distančniki vzdolž zgornjih tetiv nosilcev (P1) - upognjen kvadratni profil 120x5;
2. Distančniki vzdolž spodnjih tetiv nosilcev (P2) - upognjen kvadratni profil 120x5;
3. Distančnik v oseh 1-2/B (P3) - upognjen kvadratni profil 120x5;
4. Distančniki v ravnini drugega nadstropja (P4) - upognjen kvadratni profil 120x5.
Osnova in temelj
Temelji delavniškega objekta so piloti, sprejeti na podlagi podatkov geotehničnih raziskav. Rešetke za stebre nosilnega ogrodja teh stavb so stebrasti monolitni armirani beton iz betona B20, W6. Višina rešetk je 1,6 m, so monolitni armirani betoni. Piloti so montažni armiranobetonski, dolžine 6,0 m, preseka 30 x 30 cm, izdelani iz betona razreda B20, W6, F150. Vgrajevanje pilotov v rešetke je togo, do globine 350 mm.
Piloti so zabiti viseči piloti, preseka 30x30 cm, dolžine 18,0 m, podprti v zemljinah IGE 9, IGE 10 in IGE 11, odvisno od lokacije na lokaciji.
Območje pilotni temelji pod delavniškim objektom je glede na število pilotov v grmu razdeljen na naslednje odseke:
1. Rešetke P1 za stebre v oseh 2-5/B-G - 6 pilotov v grmu;
2. Rešetke P2 za stebre v oseh 2-5/A, D - 5 pilotov v grmu;
3.P3 rešetke za stebre v oseh 1/A-D, 6-12/A-D - 4 piloti v grmu;
4.P4 rešetke za stebre v oseh 13-14/A-D - 4 piloti v grmu.
Nosilnost pilotov se določi z izračunom in na podlagi podatkov statičnega sondiranja. Pred začetkom množičnega zabijanja pilotov je treba izvesti statične preskuse pilotov, navedenih v projektu, v skladu z zahtevami GOST 5686-94 "Tla. Metode terenskega testiranja pilotov.” Če rezultati preizkusa pokažejo drugačno nosilnost pilotov, je treba temelje prilagoditi.
Posedanje temeljev stavbe je bilo izračunano s programom Foundation 12.4 in metodo poplastnega seštevanja. Izračunane vrednosti usedanja rešetk za pilote ne presegajo 6 mm.
Zunanje stene, predelne stene, obloge
Prevleka je montažna iz profilirane pločevine H114-750-1. z učinkovito izolacijo iz bazaltnih vlaken in zaključnim premazom Technoelast je profilirana plošča kritine pritrjena na zgornje tetive nosilcev, pritrjena je po neprekinjeni izvedbi dveh razponov z dolžino pločevine 12 metrov.
Stopniščna krila so izvedena kot montažna. Osnova so vrvice, ki so podprte na jeklenih nosilcih okvirja I-profila. Medetažni podest stopnic je izdelan v obliki monolitnih armiranobetonskih plošč na trajnem opažu iz profiliranih plošč.
Zunanje ograjne stene so izvedene iz troslojnih visečih termopanel. Stene so pritrjene na nosilne konstrukcije jeklenega okvirja stavbe.
Splošne zahteve za armiranobetonske konstrukcije
Projekt je sprejel armaturno jeklo v skladu s poglavjem 5.2 SP 52-101-2003 "Betonske in armiranobetonske konstrukcije brez prednapete armature" za razrede A400 (A-III) (razred jekla 25G2S, GOST 5781-82 * "Vroče valjani" jeklo za ojačitev armiranobetonske konstrukcije. Tehnične specifikacije"), A240 (A-I) (razred jekla St3sp3; St3ps3).
Debelina zaščitne plasti betona za delovno armaturo je najmanj 25 mm. Za zagotovitev debeline zaščitnega sloja je potrebno vgraditi ustrezne spone, ki zagotavljajo oblikovalski položaj okovje.
Inženirsko-geološki pogoji gradbišča
Geološka zgradba ozemlja v globini vrtanja 25,0 m vključuje:
1. Sodobni - tehnogeni (t IV), biogeni (b IV), morski in jezerski (m, l IV) sedimenti;
2. Zgornji kvartar Ostaškovskega horizonta – jezersko-ledeniške usedline Baltskega ledeniškega jezera (lg III b), jezersko-ledeniške (lg III lz) in ledeniške usedline stadiala Luga (g III lz).
Izračun modelov v PC SCAD
Izračuni uporabljajo SCAD različico 11.5.
Izračun je bil izveden za dve vrsti rešitve problema:
1. Linearna nastavitev.
Vrsta vezja
Projektna shema je definirana kot sistem s funkcijo 5. To pomeni, da je obravnavan splošen sistem, katerega deformacije in njegove glavne neznanke so predstavljene z linearnimi premiki vozlišč vzdolž osi X, Y, Z in vrtenja okoli teh osi. .
Kvantitativne značilnosti projektne sheme
Za načrtovalno shemo so značilni naslednji parametri:
Število vozlišč - 831
Število končnih elementov - 1596
Skupno število neznanih premikov in obratov - 4636
Število obremenitev - 15
Število kombinacij obremenitev - 5
Izbran način statičnega izračuna
Statični izračun sistema je bil izveden v linearni zasnovi.
Splošni obrazec modeli za izračun, glej sl. 1
Slika 1 Splošni pogled na računski model
Mejni pogoji
Robni pogoji so določeni na naslednji način. Stebri v ravnini okvirjev so togo pritrjeni na vseh stopnjah svobode, iz ravnine pa na tečajih.
Obremenitve in vplivi
Obremenitve in vplivi na stavbo so določeni v skladu s SP 20.13330.2011 “SNiP 2.01.07 - 85 “Obremenitve in vplivi. Splošne določbe". V računskem kompleksu SCAD Uporabljene so polne konstrukcijske obremenitve. Z uporabo kombinacije obremenitev in modula DCS se za izračun upošteva sistem koeficientov po I in II skupine PS. Imena sprejetih obremenitev so predstavljena v tabeli. 1
Tabela 1 . Obremenitve in vplivi
|
Vrsta obremenitve |
γf |
K traja |
K 1 |
Stalno: |
· s.v. nosilne konstrukcije |
SCAD* |
1,05 |
SCAD* |
· s.v. ograjene strukture: |
192 kgf/rm |
231 kgf/pm |
· s.v. monolitni armirani beton plošče na valovitih ploščah s prtljažnim prostorom 1,5 m s prtljažnim prostorom 0,75 m |
527 kgf/pm 263 kgf/pm |
579 kgf/rm 290 kgf/rm |
· s.v. montažna stopnišča |
1150 kgf |
1265 kgf |
· s.v. strehe: s prtljažnim prostorom 6,0 m s prtljažnim prostorom 4,5 m s prtljažnim prostorom 3,0 m s prtljažnim prostorom 1,5 m |
282 kgf/pm 212 kgf/pm 141 kgf/pm 71 kgf/rm |
338,4 kgf/pm 254 kgf/rm 169 kgf/pm 85 kgf/rm |
· s.v. tla s prtljažnim prostorom 1,5 m s prtljažnim prostorom 0,75 m |
375 kgf/pm 188 kgf/pm |
413 kgf/pm 206 kgf/pm |
Začasno: - dolgotrajno delovanje: |
· s.v. začasne predelne stene s prtljažnim prostorom 1,5 m s prtljažnim prostorom 0,75 m |
81 kgf/rm 40 kgf/rm |
105 kgf/pm 53 kgf/rm |
0,95 |
· s.v. stacionarna oprema: · na nadmorski višini 0,000 · na nadmorski višini +4.200: s prtljažnim prostorom 1,5 m · od tovornega prostora, 0,75 m nadmorske višine. +7.800: s prtljažnim prostorom 1,5 m s prtljažnim prostorom 0,75 m |
1000 1500 kgf/rm 750 kgf/rm 4500 kgf/rm 2250 kgf/rm |
1,05 1,05 |
1050 1575 kgf/pm 788 kgf/pm 5400 kgf/rm 2700 kgf/rm |
0,95 |
Začasno: - kratkoročno: |
· žerjav navpično vodoravno |
7500 kgf 750 kgf |
9000 |
0,95 |
· uporaben (1.-3. nadstropje) · prvo nadstropje · od 2. do 3. nadstropja: s prtljažnim prostorom 1,5 m · od prostora za tovor, 0,75 m na pokrov: s prtljažnim prostorom 6,0 m s prtljažnim prostorom 4,5 m s prtljažnim prostorom 3,0 m s prtljažnim prostorom 1,5 m |
600 kgf/rm 300 kgf/rm 323 kgf/pm 242 kgf/pm 162 kgf/pm 81 kgf/rm |
720 kgf/rm 360 kgf/pm 420 kgf/rm 315 kgf/pm 210 kgf/pm 105 kgf/pm |
0,35 |
· sneg v r/o 4-13/širina 18 m s prtljažnim prostorom 6,0 m s prtljažnim prostorom 4,5 m |
756 kgf/rm 687 kgf/pm |
1,429 |
1080 |
· snežna vreča vzdolž parapeta, 2,8 m s prtljažnim prostorom 6,0 m s prtljažnim prostorom 4,5 m s prtljažnim prostorom 1,5 m · v okrožju 1-4/A-D s prtljažnim prostorom 6,0 m s prtljažnim prostorom 3,0 m |
205,5 1236 kgf/pm 927 kgf/pm 309 kgf/pm 252 kgf/pm 1512 kgf/pm 756 kgf/rm |
1,429 |
1766 kgf/rm 1325 kgf/pm 442 kgf/pm 360 kgf/pm 2161 kgf/pm 1080 kgf/pm |
· veter |
Slika 2-3 |
tabela 2 |
±0,9 |
opomba: SCAD* - obremenitev samodejno določi programska oprema;
kjer je: P n - standardna vrednost obremenitve, kgf / m 2 (razen kot je navedeno);
γ f – faktor zanesljivosti obremenitve;
P - izračunana vrednost obremenitve, kgf / m2 (razen kot je navedeno);
Kdt - koeficient prehoda od polnih vrednosti kratkotrajne obremenitve do zmanjšanih vrednosti dolgotrajne začasne obremenitve (frakcija trajanja);
K 1 – koeficienti za kombinacijo št. 1, ki določajo izračunane vrednosti obremenitev ob upoštevanju redukcijskih koeficientov kombinacij, vključno s trajnimi in vsaj dvema začasnima obremenitvama (za izračune po
Vetrne obremenitve so bile določene s programom West. Vetrovna regija – II. Vrsta terena - B (urbana območja, gozdnata območja in druga območja, enakomerno prekrita z ovirami, višjimi od 10 m). Vrednosti so predstavljene v obliki grafov (slika 2 in slika 3). Vrednosti so predstavljene v obliki grafov (sl. 4.4 in sl. 4.5). Na stebre delujejo sile po višini. Vrednosti uporabljenih sil so predstavljene v tabeli. 2.
Tabela 2. Vetrne obremenitve
|
višina, m |
Privetrna površina*, kgf/pm |
Zavetrna površina*, kgf/pm |
|
Od 0,0 do 5,0 m |
||
|
Od 5,0 do 14,0 m |
||
|
14,0 m |
opomba: * - vrednosti tlaka vetra so izračunane, uporabljene za stebre ob upoštevanju širine nakladalne površine b = 6,0; 1,4 m (parapet).
Kombinacije obremenitev in oblikovalske kombinacije
Izračun konstrukcij in temeljev na podlagi mejnih stanj prve in druge skupine je bil izveden ob upoštevanju neugodnih kombinacij obremenitev ali sil, ki jim ustrezajo.
Te kombinacije so bile ugotovljene iz analize realnih možnosti hkratnega delovanja različnih obremenitev za obravnavano stopnjo obratovanja konstrukcije oziroma temelja.
Glede na sestavo obremenitve, upoštevano v skladu s SP 20.13330.2011, odstavek 6, so dodeljene naslednje (tabela 4.8):
a) osnovne kombinacije obremenitev, ki jih sestavljajo trajne, dolgotrajne in kratkotrajne;
Ime obremenitev, kombinacije obremenitev, zbirni seznam obremenitev glej tabelo 3-4. Pri določanju projektnih kombinacij je bila upoštevana medsebojna izključitev obremenitev (veter) in menjavanje znakov (veter).
Tabela 3. Imena obremenitev
|
Imena obremenitev |
Ime |
Lastna teža |
S.v. ograjene strukture |
S.v. monolitna plošča na valovitih ploščah |
S.v. tla |
S.v. strehe |
Teža stacionarne opreme |
S.v. stopnice |
Teža začasnih predelnih sten |
Uporabno za tla |
Uporabno za premazovanje |
Tabela 4. Kombinacije obremenitev
|
Kombinacije obremenitev |
(L1)*1+(L2)*1+(L3)*1+(L4)*1+(L5)*1+(L7)*1 |
(L6)*1+(L8)*0,95+(L9)*1+(L10)*0,7+(L11)*0,7+(L12)*0,9+(L14)*0,7+(C1)*1 |
(L6)*1+(L8)*0,95+(L9)*0,7+(L10)*0,9+(L11)*0,7+(L12)*1+(L14)*0,7+(C1)*1 |
(L6)*1+(L8)*0,95+(L9)*0,7+(L10)*0,7+(L11)*1+(L13)*0,9+(L14)*0,7+(C1)*1 |
(L6)*1+(L8)*0,95+(L9)*0,7+(L10)*0,7+(L12)*0,9+(L14)*0,7+(L15)*1+(C1)*1 |
Sklepi. Glavni rezultati izračuna
Izračun po I
Vse gradbene konstrukcije, da se prepreči uničenje pod vplivom sile med gradnjo in predvideno življenjsko dobo.
Obračun po II skupina testiranih mejnih stanj:
Primernost vseh gradbenih konstrukcij za normalno uporabo med gradnjo in projektno življenjsko dobo.
Gibanja
Največji upogib na sredini nosilca:
1. Za kombinacijo št. 2 je 57,36 mm;
2. Za kombinacijo št. 3 je 63,45 mm;
3. Za kombinacijo št. 4 je 38,1 mm;
4. Za kombinacijo št. 5 je 57,19 mm.
Dovoljena vrednost upogiba po SP 20.13330.2011 je 24000/250=96 mm.
Največji upogib objekta je 63,45 mm pri kombinaciji obremenitev št. 3, kar ne presega dovoljene vrednosti.
Gibanje vrha stavbe vzdolž osi Y pod skupnim vplivom navpičnih in vodoravnih obremenitev ne presega f = 52,0 mm (f< l /200 = 14670/200= 73,35 мм).
Gibanje vrha stavbe vzdolž osi X pod skupnim vplivom navpičnih in vodoravnih obremenitev ne presega f = 4,6 mm (f< l /200 = 14670/200= 73,35 мм).
Odklon glavnega svetlobnega pramena:
Dovoljena vrednost upogiba po SP 20.13330.2011 je 6000/200=30 mm.
Največji upogib dolgega nosilca je 10,94 mm pri kombinaciji obremenitev št. 2, kar ne presega dovoljene vrednosti.
Upogibanje nosilca pod enotirnim dvigalom:
Dovoljena vrednost upogiba po SP 20.13330.2011 je 6000/500=12 mm.
Največji upogib dolgega nosilca je 4,7 mm pri kombinaciji obremenitev št. 3, kar ne presega dovoljene vrednosti.
Prizadevanja
Največja vrednost vzdolžne sile N v podlagi:
1. Stebri v oseh 2-4/B-G je 152,35 tf;
2. Stebri v oseh 5/B-G je 110,92 tf;
3. Stebri v oseh 6-12/A-D je 77,97 tf;
4. Stebri v oseh 1/A-D je 78,45 tf;
5. Stebri v oseh 2-5/A, D je 114,37 tf;
6. Stebri v oseh 13-14/A-D je 77,97 tf.
Faktorji meje stabilnosti sistema
Varnostni faktorji stabilnosti za kombinacije obremenitev so predstavljeni v tabelah 5 spodaj.
Tabela 5 Faktorji varnostne meje
|
Varnostni faktorji stabilnosti za kombinacije obremenitev |
številka |
Ime obremenitve/kombinacije |
Pomen |
Varnostni faktor > 3,0000 |
Varnostni faktor > 3,0000 |
Varnostni faktor > 3,0000 |
Varnostni faktor > 3,0000 |
Varnostni faktor > 3,0000 |
Sklepi: Najmanjši varnostni faktor za stabilnost gradbene konstrukcije za kombinacije obremenitev št. 1-5 ni nižji od minimalne vrednosti 1,5.
Izračun in testiranje elementov jeklenih konstrukcij je bilo izvedeno z uporabo računalniškega programskega paketa SCAD Office 11.5 v skladu z zahtevami SNiP II-23-81*. Rezultati testiranja elementov jeklenih konstrukcij so prikazani v računski datoteki.
Inženir, ki se sooča z izračunom okvirja stavbe, katerega eden od nosilnih elementov je steber, bo prišel do potrebe po izračunu prostostoječega temelja. Za izračune v računalniškem kompleksu SCAD so razvijalci zagotovili skoraj popolno funkcionalnost za določanje nosilnosti po vseh merilih preverjanja temeljev.
Torej, po zaključku gradnje okvirja, na primer kovinskega, bo potreben ločen izračun stoječi temelji. Za to je treba v računalniškem kompleksu SCAD določiti vozlišča, ki so zavarovana pred premikanjem v določenih smereh in kotih vrtenja (v teh vozliščih je mogoče izračunati reakcijo nosilcev). Najpogosteje se analizirajo vertikalna reakcija, horizontalna reakcija in moment v ravnini delovanja konstrukcije. Računalniški kompleks SCAD prikazuje reakcije za vsa vozlišča, ki jih označi uporabnik, upoštevajo se tri kombinacije obremenitev:
Rz max, Rx oz., Ruy oz
Rz oz., Rx max, Ruy oz.
Rz oz., Rx oz., Ruy maks.
Slika 1 Obravnavani gradbeni okvir (navpična reakcija) v računalniškem kompleksuSCAD
Vizualno ni enostavno določiti največjih vrednosti, ko je vezje močno obremenjeno, lahko uporabite orodje "dokumentacija", kjer se potrebne celice številk filtrirajo s prikazom tabele vseh vrednosti iz računalniškega kompleksa SCAD; v MS Excelu.
Dobljene kombinacije vrednosti je treba nato uporabiti pri izračunu prostostoječega temelja. Izračun prostostoječih temeljev se lahko izvede tudi ročno, v ta namen se izračuna tlak pod podnožjem temelja.
Zaradi navora, ki nastane, je pritisk neenakomeren. Mejne vrednosti se izračunajo po formuli
Naslednji korak pri izračunu prostostoječega temelja je določitev izračunanega upora tal. Izračuni so narejeni v skladu s SP 22.13330.2011 "Temelji zgradb in objektov", formula 5.7. Za izračun so potrebne inženirsko-geološke raziskave plasti tal na zadevnem gradbišču (ali neposredno pod ločenim temeljem).
Izračuni projektne odpornosti tal za prostostoječe temelje se lahko izvedejo tudi s programom REQUEST (satelit računalniškega kompleksa SCAD). Program izvaja izračune v skladu s SP 22.13330.2011 "Temelji zgradb in objektov".
Dobljena vrednost R mora biti nujno večja od vrednosti tlaka P. V nasprotnem primeru je potrebno zmanjšanje pritiska na tla, na primer s povečanjem površine prostostoječega temelja. Območje temelja in moment upora temeljnega odseka sta v imenovalcu formule za iskanje tlaka P, zaradi česar se indikator tlaka zmanjša.
Pri izračunu samostoječega temelja ne smemo pozabiti tudi na izračun temeljne plošče za prebijanje in izračun nosilnosti. Temeljna plošča glede na nosilnost se izračuna kot dvojni konzolni nosilec, katerega obremenitev je enaka pritisku na tla (Newtonov III zakon). Rezultat izračuna je namestitev delovne "spodnje" armature odseka plošče.
Sila na ploščo iz stebra je precejšnja, zato bo pri izračunu sile prebijanja morda treba namestiti dodatne stopnje ločenega temelja.
Prebijanje, kot tudi izračun dveh konzolnih nosilcev, lahko izvede program ARBAT (satelit računalniškega kompleksa SCAD).
Ko je celoten zgoraj opisani algoritem zaključen, se lahko šteje, da je izračun prostostoječega temelja zaključen.
Zdaj pa se vrnimo k diagramu okvirja stavbe. Kakršna koli podlaga temelj tal(razen kamnine) se povesi pod vplivom ene ali druge obremenitve. Nastala dodatna deformacija vezja prispeva k spremembi prerazporeditve sil že v elementih vezja. Zato se v nekaterih primerih (najbolj kritičnih) pojavi potreba, da na stičišču stebra s prostostoječim temeljem vgradimo ne togo ščipanje, temveč elastično povezavo. Računalniški kompleks SCAD ne izračuna samodejno togosti elastične povezave, ampak se ta operacija lahko izvede ročno. Trdnost elastične povezave med vertikalnim premikom je enaka razmerju med nosilnostjo prostostoječega temelja in njegovim posedanjem, dobljena vrednost se meri v t/m. Poravnavo je mogoče izračunati s programom REQUEST (satelit računalniškega kompleksa SCAD).
Z izračunom prostostoječih temeljev dobimo natančnejšo sliko deformacij objekta in s tem natančnejše sile v izvedenih elementih.
Sl.2 Deformiran diagram okvirja stavbe.Računalniški kompleksSCAD
Tako bo uporabnik s pomočjo računalniškega kompleksa SCAD lahko izvedel potreben izračun prostostoječih temeljev, izbral zahtevano osnovno površino, izvedel izračune prebijanja, določil nagib zgradbe in upošteval tudi prerazporeditev sil glede na posledično posedanje konstrukcije.