Результаты армирования стен в scad
Обновлено: 28.04.2024
Учет расчетной высоты стен при проверке и подборе армирования
При расчете внецентренно сжатых элементов в общем случае следует учитывать влияние продольного изгиба на увеличение эксцентриситета продольной силы, т.е. влияние продольного изгиба.
Как правило, усилия в элементах расчетных моделей определяются без учета деформированной схемы. Поэтому для учета продольного изгиба при выполнении конструктивного расчета нормального сечения (проверка или подбор армирования) следует корректировать полученные из расчета по недеформированной схеме изгибающие моменты.
В основе принятого в нормах проектирования СП 63.13330 подхода по учету продольного изгиба (пункт 8.15) используется метод критических сил (параграф 3.2.13[1] и 3.2.1 [2]).
Следует отметить, что в основе расчетной модели, приведенной в нормах проектирования, лежит внецентренно сжатый элемент с шарнирными закреплениями по концам. Упругая линия данного стержня имеет вид синусоиды с максимальным выгибом в середине пролета.
Функция ПК ЛИРА-САПР «Учет расчетной высоты» предназначена для учета продольного изгиба из плоскости пластинчатого конечного элемента.
При «учете расчетной высоты» происходит корректировка изгибающего момента My, полученного по результатам расчета, с учетом коэффициента η. При этом согласованные оси для выдачи результатов должны быть направлены таким образом, что местная ось Y1 смотрела вертикально (для стен «высота» определяется направлением согласованной оси Y1).
Решение по учету продольного изгиба принимает пользователь в зависимости от особенностей расчетной модели. При этом следует брать в учет ту расчетную модель, которая заложена в нормах проектирования. Так, при действии вертикальных нагрузок в опорном узле коэффициент η=1.
Т.к. в стеновых системах горизонтальную нагрузку воспринимают диафрагмы, расположенные в плоскости действия этой нагрузки, то для узлов сопряжения стен и плит, перпендикулярных горизонтальной нагрузке, учет продольного изгиба не требуется. Учет продольного изгиба, как правило, требуется только для средней трети высоты стены – среднего сечения (см. раздел 5 [3]).
Вопросы и ответы: SCAD
Иногда молчание просто хорошо отредактированный ответ.
Как соответствуют положения действующих строительных норм на территории стран СНГ с положениями, реализованными в программе SCAD и программах SCAD Office?
В программе SCAD и программах SCAD Office реализованы и сертифицированы положения следующих нормативных документов:
1) СНиП 2.01.07-85* – Нагрузки и воздействия;
2) СНиП II-23-81* – Стальные конструкции;
3) СНиП 2.03.01-84* – Бетонные и железобетонные конструкции;
4) СНиП II-22-81 – Каменные и армокаменные конструкции;
5) СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах;
6) СНиП 2.02.01-83* – Основания зданий и сооружений;
7) СНиП 2.02.03-85 – Свайные фундаменты;
8) СНиП II-25-80 – Деревянные конструкции;
9) СНиП 52-01-2003 – Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.
9) СП 52-101-2003 – Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры;
10) СП 53-101-96 – Общие правила проектирования элементов стальных конструкций и соединений;
11) СП 50-101-2004 – Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений;
12) СП 50-102-2003 – Проектирование и устройство свайных фундаментов.
Кроме того, реализованы, но не сертифицированы (что как правило связано с отсутствием сертификации в некоторых странах СНГ):
1) ДБН В.1.2-2:2006 – Нагрузки и воздействия (Украина);
2) СП 31-114-2004 – Строительство в сейсмических районах (Россия);
3) СНиП В1.2-1-98 – Строительство в сейсмических районах (Казахстан);
4) СНиП РК 2.03-30-2006 – Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования (Казахстан);
5) СНРА ІІ-2.02-94 – Сейсмостойкое строительство. Нормы проектирования (Армения);
6) МГСН 4-19-2005 – Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве.
Соответствие положений действующих СНиП подтверждено сертификатом Госстроя России и Федеральным надзором России по ядерной и радиационной безопасности. На данный момент сертифицированы следующие программы, входящие в состав SCAD Office: SCAD, ВеСТ, Кристалл, АРБАТ, КАМИН, ДЕКОР, ЗАПРОС, КОМЕТА.
Подобных Сертификатов, выданных другими странами, входящими в СНГ, к сожалению, нет. Украинское законодательство, например, не предусматривает подобного вида сертификации. При обращении в украинские органы мы получили официальный отказ (и от Госстандарта Украины и от СертАтом). С другой стороны есть межправительственное соглашение между Россией и Украиной о взаимном признании сертификатов. То же самое относится и к другим странам СНГ.
Можно ли изменить входные единицы в программе SCAD?
Как изменить тип схемы для текущего файла?
Для изменения типа схемы необходимо на закладке Управление нажать кнопку Выйти в экран управления проектом и в Дереве проекта в меню Опции выбрать режим Индентификационные данные проекта и в открывшемся окне задать необходимый тип схемы. После этого нужно, в случае необходимости, перезадать в схеме тип конечного элемента (КЭ) для соответствующих стержней и пластин (чтобы тип КЭ соотвествовал типу схемы) и пересмотреть в схеме узлы закрепления связями (после изменения типа схемы некоторые степени свободы в закрепленных узлах могут быть или разрешены или запрещены для ввода), поскольку возможна геометрическая изменяемость системы.
Как настроить, чтобы при задании жесткостей стержневым элементам из профилей металлопроката первыми в списке находился Полный каталог профилей ГОСТ. ?
Для этого нужно в меню Опции зайти в режим Профили металлопроката. Затем в открывшемся окне Каталоги сечений в правом столбце выбрать необходимый сортамент и с помощью кнопок Вверх и Вниз переместить его на необходимый уровень.
В чем разница между загружениями и группами нагрузок?
Возможность задания групп нагрузок (G) в программе SCAD является вспомагательной функцией при формировании загружений (L). По сути, группа нагрузок не является загружением для расчетной схемы (кроме некоторых особых случаев - например, в режимах Прогрессирующее разрушение и Амплитудно-частотные характеристики). И пока не сформированы из групп нагрузок собственно загружения, программа не "знает" о существовании нагрузок в схеме. Другими словами, группы нагрузок являются как бы "заготовками" для задания загружений.
Как правило, в группу нагрузок записывают какой-то отдельный вид нагрузки, что облегчает контроль ее задания и корректировку значения в случае необходимости. Несколько групп нагрузок можно объединить в одно загружение.
Например, можно задать как отдельные группы нагрузок следующие нагрузки:
а) собственный вес конструкций;
б) конструкция пола;
в) внутренние стены и перегородки;
г) внешние стены.
После этого с помощью функции Сборка загружений из групп нагрузок на закладке Загружения созданные группы можно "слить" с необходимыми коэффициентами сочетания в одно загружение - Постоянная нагрузка.
Правильно будет объединять в одно загружение группы нагрузок с одинаковым типом. Например, соединение собственного веса и ветровой нагрузки в одном загружении будет ошибкой, поскольку эти нагрузки имеют разную долю длительности.
Что необходимо для перехода с версии SCAD 11.1 на версию SCAD 11.3?
Где в новой версии SCAD 11.3 находится функция Монтаж?
При создании нового файла в окне Новый проект, нужно выбрать маркер Монтаж. После этого появляется доступ к операциям режима Монтаж на дополнительной одноименной закладке препроцессоров. При этом созданный файл имеет расширение .mpr.
Режим Монтаж предназначен для моделирования поведения конструкции в процессе возведения (определения ее напряженно-деформированного состояния - НДС). Процесс возведения сооружения и, соответственно расчет, разбивается на несколько этапов (стадий монтажа). Расчет каждого следующего этапа выполняется с учетом НДС конструкции, определенного по результатам расчета предыдущих этапов.
Расчетная схема может быть подготовлена заранее в виде стандартного проекта (расширение .spr) или сформирована непоcредственно в режиме Монтаж (расширение .mpr). При необходимости корректировку геометрии и характеристик элементов и узлов расчетной схемы можно провести в режиме Монтаж аналогично стандартному режиму подготовки данных.
При задании некоторых кратковременных нагрузок (например, ветер) в «Новых РСУ» получаются большие значения критериев, чем в «Старых РСУ». Чем это вызвано?
При задании данных нужно обращать внимание на изменение значений коэффициентов надежности и доли длительности. В версии 11.1 кратковременные нагрузки с нулевой долей длительности относились к особым, по аналогии со «Старыми РСУ», где для этого был введен специальный тип нагрузки «Кратковременная, длительность действия которого мала». А это приводило к завышению коэффициентов в комбинациях. В версии 11.3 от этого решено было отказаться. Теперь особыми здесь считаются только те нагрузки, у которых тип нагрузки отмечен как особый. Если в версии 11.1 поставить ненулевую длительность кратковременных нагрузок, то результаты по версиям 11.1 и 11.3 совпадут.
Каким образом при расчете на сейсмические воздействия в программе SCAD реализовано выполнение п.2.15 СНиП II-7-81* "Строительство в сейсмических районах" о дополнительном воздействии крутящего момента на здания длиной или шириной более 30м?
Рекомендация п. 2.15 СНиП II-7-81* "Строительство в сейсмических районах" относительно учета дополнительного воздействии крутящего момента на здания длиной или шириной более 30 м в программе SCAD напрямую не реализована. Это связано с тем обстоятельством, что такой дополнительный момент следует прикладывать лишь в тех случаях, когда расчетная схема здания в силу своей симметрии (при совпадении центра жесткости с центром масс) не создает крутильного отклика на сейсмическое воздействие. В подавляющем большинстве случаев крутильная реакция возникает и без искусственного приема, указанного в п. 2.15 СНиП.
В тех случаях, когда в силу симметрии кручение отсутствует - эту симметрию нужно нарушить. Например, можно рекомендовать расположить полезную нагрузку на здании только на одной его половине и эксцентриситет (обычно превышающий рекомендуемую величине 0,1В) возникнет сам собой. Кроме того в программе SCAD реализован прямой учет ротационной компоненты сейсмического воздействия, предусмотренный в СП 31-114-2004.
Как в программе SCAD учитывается распределительная способность грунта при расчете лежащих на нем конструкций? Наши тестовые расчеты показали, что параметр С2, определяемый при задании жесткостей плитных элементов (типа 11 и 41) на результаты расчета влияния не оказывают (винклеровская модель основания). Необходима постановка законтурных элементов. Как определять параметры законтурных элементов? Можно ли в качестве параметров использовать коэффициенты С1 и С2, вычисляемые в комплексе SCAD при задании жесткостей конечных элементов типа 11 и 41?
Если коэффициент C1 определен при помощи программы КРОСС, то не нужен «пастернаковский» коэффициент C2 и не нужны законтурные элементы, поскольку в КРОССе при определении C1 уже учтена распределительная способность грунта. В противном случае, законтурные элементы необходимо использовать. Параметры законтурных элементов (C1, C2) должны быть такими же, как и у плитного элемента, к которому они примыкают.
Второй тип конечного элемента, а соответственно второй признак схемы подразумевает работу в плоскости XoZ и, соответственно, результаты выдаются в местных осях элементов, в которых ось Z1 лежит в той же плоскости. В Вашем примере после разворота местных осей ось Z1 вышла из плоскости. Если Вам необходимо решить подобного рода задачу, то следует перейти к 5 признаку схемы и соответствующему элементу.
Каким критерием руководствоваться чтобы определить как моделировать пилоны в монолитном железобетонном здании стержневыми или пластинчатыми элементами?
Четкого ответа здесь нет, все зависит от решаемой задачи. Можно рекомендовать следующую зависимость: при соотношении высоты сечения к толщине пилона (колонны) h/b < 3,0 моделировать пилон стержневыми, а при h/b > 3,0 – пластинчатыми элементами. Такое соотношение вытекает из рекомендуемых сечений балок в руководстве по конструированию железобетонных конструкций, где наибольшее соотношение сечений балок 400х1200 (h), т.е. 1:3.
При моделировании многоэтажных зданий из монолитного железобетона в общих схемах которые используются для определения нагрузок приходящихся на фундаментную плиту и вертикальные элементы нижних этажей, часто элементы верхних этажей триангулируют крупной сеткой в 5-7 толщин перекрытия при такой разбивке между вертикальными элементами умещаются только 2-3 горизонтальных пластинчатых элемента. Не изменяет ли такая разбивка картину распределения усилий в конструкции и как следствие неверное определение НДС пилонов нижнего этажа и плиты? Как определить шаг разбивки горизонтальных и вертикальных пластинчатых элементов в данных конструкциях?
Крупная разбивка верхних этажей оправдывала себя в ранних версиях программы SCAD. Начиная с версии v11.1 в этом нет необходимости, поскольку снято ограничение по количеству узлов и элементов в программах SCAD и ФОРУМ. Но в общем случае такая разбивка возможна, главное, чтобы были общие узлы в местах примыкания плит и колонн – посколько при такой разбивке можно только собрать нагрузку на фундамент, но никак не армировать. Разбивать пластинчатые элементы, моделирующие пилоны, по высоте или плиты между точками закрепления рекомендуется минимум на три конечных элемента (участка по длине), так как именно при такой минимальной разбивке можно «поймать» моменты разных знаков на опорах и в пролете.
Прошу прояснить ситуацию с нагрузками от фрагмента схемы от комбинаций загружений, включающих сейсмические нагрузки. Рассматриваем элемент 12 (колонна). В РСУ, полученных для первого сечения этого элемента (т.е. в 1-м от нижнего опорного узла 19) максимальный изгибающий момент возникает от комбинации - 0.9*L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L4+0.9*L5+0.5*L6+L9:
N=-16.556тс, Mk=-2.45E-04тсм, My=-16.943тсм, Qz=8.147тс, Mz=0тсм, Qy=0.802тс.
Создаем комбинацию загружений по вышеуказанной формуле. Задаем группу элементов "Вся схема" для определения нагрузок на опорные узлы баз колонн. Создаем группу узлов, включающую все опорные узлы колонн. В постпроцессоре "Анализ нагрузок от фрагмента схемы" выбираем созданную комбинацию и видим такую "картину" для узла 19:
RX=0.87тс, RY=8.15тс, RZ=17.18тс, RUX=5.25тсм, RUY=0тсм, RUZ=0тсм.
Чем объяснить расхождение величин моментов в теле колонны и в заделке более чем в три раза?
Если в комбинацию вошло динамическое загружение (в Вашем случае загружение 9 - сейсмика по Y), то у Вас, как правило, будет возникать несоответствие, которое Вы заметили. Ниже приведен фрагмент текста из нашей документации, в котором поясняется причина таких расхождений: «При анализе усилий (реакций), действующих на фрагмент расчетной схемы при наличии некоторых динамических загружений (например, при расчете на сейсмическое воздействие), может возникнуть ситуация, при которой полученные результаты не удовлетворяют условиям равновесия, а их значения намного превышают ожидаемые. Дело в том, что результатом расчета по этому динамическому загружению является свертка перемещений или усилий по всем учитываемым формам собственных колебаний. Эта нелинейная процедура состоит в том, что суммируются квадраты результатов по каждой форме, а затем из этой суммы извлекается квадратный корень. Полученные по правилу "корень из суммы квадратов" усилия в отдельных сечениях и перемещения отдельных точек, которые возникают в процессе сейсмических колебаний, соответствуют различным моментам времени и поэтому нарушают условия равновесия».
Данная проблема "уйдет", если в динамическом загружении участвует только одна форма колебаний (и то только в случае, если в комбинации правильно угадан знак «+» или «-»).
При расчёте рамы из металлоконструкций, если она статически неопределима нужно задавать реальные сечения колон, ригелей, а если ферма в составе рамы, то вообще непонятно как её задать. Сам расчёт и нужен, чтобы найти сечения элементов, а мне в программе их нужно задать. Получается парадокс - задать то, что нужно найти. Как поступать, ставить в численном описании 1 - результаты эпюр отличаются, а этого не должно быть?
Как известно, в статически неопределимых конструкциях перераспределение усилий зависит от жесткостей элементов. То же самое касается и при задании жесткостей элементов численно – необходимо заранее знать соотношение жесткостей в схеме. В первом приближении, как правило, задают предполагаемые сечения элементов конструкции – без заданных жесткостей программа SCAD расчет не производит. После расчета выполняется проверка и/или подбор сечений металлопроката. Если результаты проверки не удовлетворяют, нужно заменить сечения и пересчитать задачу с последующей проверкой сечений. В некоторых случаях может понадобиться несколько таких итераций, чтобы добиться приемлемого результата.
Почему при подборе арматуры в SCAD по СНиП 52-01-2003 на закладке Арматура есть возможность выбора учета арматуры при расчете на действие поперечных сил? Разве арматура учитывается не всегда?
Это связано с ошибкой СП 52-01-2003, которая также повторена в п. 3.52 Пособия к СП. В п. 3.52 Пособия к СП формула для величины Nb не учитывает арматуру и зависит только от бетона. С вопросами об этой несуразности к авторам нового СНиП обращались проектировщики нескольких организаций. Нам известен, по крайней мере, один ответ авторов СП, в котором признается наличие этой ошибки. К сожалению, этот ответ не носит официальный характер, никакие изменения в официальный текст пока СП не внесены.
Вопрос по поводу пульсационной составляющей ветровой нагрузки: непонятно что учитывать в присоединяемом статическом загружении, каким должен быть коэффициент пересчета и координата нижнего узла на который воздействует ветер?
Как правильно замоделировать монолитную ж.б. прямоугольную капитель в программе SCAD?
Самый простой способ – задать плиты разной толщины. Но в таком случае разновысокие плиты по умолчанию стыкуются в программе по срединной поверхности, что не совсем отвечает действительности и передачи усилий. Поэтому правильнее будет смоделировать капитель с помощью жестких тел, которые и создавались в программе, в частности, и для такого случая.
Чем можно смоделировать силы трения удерживающие здание от сдвига?
Подобную ситуацию можно смоделировать конечными элементами типа 51 (связи конечной жесткости). Они задаются во все узлы фундаментной плиты по направлениям Х и У. По направлению Z здание держит коэффициент постели, который нужно задать отдельно.
Сравнивается плита размерами 800х6000х200(h), которая в SCAD замоделирована плитаными элементами, а в Арбат - стержнем. Чем вызвана разница в результатах при подборе арматуры в программах SCAD и Арбат?
Подобное сравнение балки в программах Скад и Арбат не совсем корректно и результаты в принципе не могут сильно совпадать.
Во-первых, сравнивается подбор по двум разным методикам – подбор плитного и стержневого элемента. В эти элементы изначально заложены разные подходы и принципы. Например, для стержня SCAD знает усилие в центре тяжести сечения (по умолчанию три сечения по длине КЭ), а для оболочечных (плитных) элементов – в центре тяжести каждого конечного элемента.
Во-вторых, в плитных элементах в общем случае существует семь компонент NХ, NY, MX, MY, MXY, QZ, QY, а в стержневых свои компоненты – N, MX, MY, QX, QY, TXY (а в Арбате при экспертизе и того меньше – только М и Q). Да, понимаем, что для плитных элементов их меньше, но все равно это не плоский случай, как в балке. И арматура в плитных элементах подбирается с учетом всех действующих там усилий. Кроме того, в плитных элементах изначально заложено подбирать арматуру по четырем направлениям (верхняя и нижняя арматура по Х и У), чего нет в балке. Как видим, даже не вдаваясь в сравнение цифр, результаты по определению не могут совпадать. При некоторых исходных данных может быть некоторое подобие результатов, но не более того.
Почему отличаются значения прогибов для однотипной балки одинаково закрепленной, загруженной и т.д., вычисленные в программах SCAD и Арбат?
В программе Арбат вычисляется именно прогиб железобетонного элемента с учетом корректировки жесткости элемента при образовании в них трещин, что и заложено с помощью некоторых коэффициентов в СНиП (а Арбат, как известно, является четкой реализацией СНиП). Т.е. существует нелинейная зависимость между нагрузкой и прогибами, что подтверждается натурными экспериментами для ЖБК.
В программе же Скад вычисляется перемещение узлов, причем линейное. Т.е. существует прямая зависимость между нагрузкой и перемещениями. Ведь арматура потом подбирается в специальном модуле, где и учитываются все необходимые коэффициенты СНиП.
Поэтому прогиб в Арбате и перемещения в Скаде это не одно и тоже. Как показывает практика, перемещения полученные в программе Скад необходимо умножать на 3-5, чтобы получить некое подобие прогибов. Но это опять только приближенно, однозначной рекомендации по этому поводу нет.
Что значит дополнительное армирование в постпроцессорах +5d6?
Это значит, что нужно прибавить указанные диаметры к основной арматуре, которая указывается в первой строчке цветовой шкалы без знака плюс.
Прошу разъяснить необходимость выравнивания усилий для плитыных элементов в программе SCAD при подборе арматуры?
Мне нужно рассчитать узел МК сложной конфигурации смоделированный плитными элементами. Какие проверки я могу произвести для его расчета? Я должен проверить прочность элементов по приведенным напряжениям используя модуль "Расчет главных и эквивалентных напряжений"? Какую теорию прочности для вычислению напряжений в стальных конструкциях нужно выбирать? Теорию Губер-Хенки-Мизеса или другую? К примеру я получил эти приведенные напряжения? Что мне с ними делать далее? Сравнить все S1, S2, S3, NE1,NS1, NE2,NS2, NE3,NS3,NE4,NS4 по трем слоям с Ry стали и все тогда прочность элементов обеспечена? И как рассчитать устойчивость элементов узла?
Перед тем, как делать расчетную схему, Вы должны определиться, что Вы будете делать с результатами и в каком виде они Вам нужны. Исходя из этого и нужно моделировать расчетную схему. Например, узел МК можно смоделировать оболочечными или объемными элементами. Анализировать можно с помощью напряжений, а также с помощью энергетического постпроцессора.
Какую теорию прочности для вычислению напряжений в стальных конструкциях нужно выбирать должны решать Вы, как конструктор. Мы даем Вам в руки инструмент, а не учим сопромату и теории упругости. Правильнее будет сравнивать Ry стали с главными напряжениями, которые нужно перед расчетом выровнять.
Если смоделировать узел оболочечными элементами и задать вычислить устойчивость, то можно получить в Скаде формы потери устойчивости.
Результаты армирования стен в scad
SCAD нам предоставляет безграничные возможности понимания результатов его расчета. И если к этому прибавить хроническую нехватку времени - выходит совсем грустно. Я предлагаю следующий алгоритм подбора арматуры в плитах перекрытия, да что там в перекрытиях - во всех плитах.
Основанием для этого эксперимента-исследование стал очередной вопрос: "а в графике (чертежах) положение верхней и нижней арматуры соответствует расчета". Сначала хотелось ответить. быстро ответить. Но ответ надо дать развернутый и взвешенный. Вот то что внизу я и взвалил на весы.
Смотрим что нам предлагает SCAD при расчете железобетонных конструкций. Он предлагает нам помимо коэффициентов и трещеностойкости - задать защитные слои. И здесь ты начинаешь задумывать, а как лучше. А вот как!
Создаю первый вариант!
Создаю второй вариант!
Всего 5 минут не более. Потом расчет и сверка результатов.
Результаты действительно отличаются и есть над чем подумать.
Вот, например, верхнее армирование по Y. Несмотря на то, что по версии SCAD в первом варианте требуется 15,45 см2, а во втором 16,46 см2, стержней дополнительного армирование в первом варианте больше). Но это, простите, квадратный сантиметр арматуры!
Вот верхние армирование вдоль оси X. В первом варианте 13,45, а во втором 12,29. И по стержням хорошая разница - 9 против 6 соответственно.
Нижнее армирование не дало столь разительной разницы. Площадь менее чем на 0,5 см2 отличается, а по стержням - одинаково.
Теперь решить бы какой вариант в данном случае оптимальный. Я склоняюсь к тому, что, возможно только в этом случае, что не имеет значение, какое армирование закладывать. Над колоннами и над диафрагмой (а именно там у нас разница в армировании между вариантами) мы не будем класть 6 стержней, и не будем класть даже 9. Мы положим с шагом 100, а значит 10 стержней. Но зато у нас есть ответ на вопрос, проверяли ли мы соответствие расположения стержней принятому в расчете. Да!
Результаты армирования стен в scad
В настоящее время монолитный железобетон (обеспечивающий произвольную форму изделий, свободу планировочных решений и многое другое) получил большее распространение и применение по сравнению со сборным железобетоном (ограниченная номенклатура сборных изделий и пролет). В то же время сборные изделия прошли проверку временем по надежности и долговечности, а их армирование является оптимальным с точки зрения некоего условного соотношения «материал — стоимость конструкции». В монолитных же конструкциях величина арматуры в большинстве случаев является переменной и зависит от многих исходных факторов: геологии, типа фундамента, нагрузки, геометрии здания
Это нужно понимать при проектировании монолитных конструкций и не идти на поводу у заказчиков, далеких от инженерного дела и желающих в первую очередь оптимизировать свои расходы на строительство.
Как известно, чтобы обеспечить необходимую прочность и устойчивость здания или сооружения, следует провести соответствующие расчеты и подобрать необходимое количество арматуры для восприятия действующих нагрузок. При этом в конструкциях должны быть соблюдены требования как по 1-й группе (прочность, устойчивость), так и по 2-й группе (прогибы, ширина раскрытия трещин) предельных состояний.
В практике проектирования сформировался определенный условный параметр, по которому можно оценить затраты металла в конструкции: содержание арматуры в бетоне (как правило, берут вес всей арматуры в конструкции — продольной и поперечной — и делят на объем ее бетона, получая параметр в кг/м 3 ).
При этом в действующих строительных нормах [1−3] такой параметр напрочь отсутствует и он никоим образом не регламентируется. В нормативах указывается только необходимость обеспечить в сечении элемента минимальный процент арматуры от площади бетона (min 0,05−0,25%) и опосредованно рекомендован оптимальный процент армирования в конструкциях на уровне примерно 3% (это опять же отклик оптимизации для сборных конструкций).
До какой-то степени величина содержания арматуры в конструкциях отражена в некоторых сметных нормативах [4, 5]. Там величина арматуры в бетоне находится в пределах 190- 200 кг/м 3 — опять же без привязки к различным изменчивым исходным данным.
Для оценки величины содержания арматуры в бетоне монолитных конструкций проведем небольшой численный эксперимент. Возьмем для примера фрагмент плиты размерами в плане 1,0×1,0 м с двумя арматурными сетками у каждой грани, имеющими шаг стержней 100×100 мм, и проследим изменение содержания арматуры в бетоне в зависимости от изменения некоторых исходных параметров: толщины плиты и диаметра арматуры (рис. 1).
Как видно из приведенных выше данных, даже при «идеальных» условиях проектирования (отсутствие поперечной арматуры, дополнительного армирования, различных элементов локального усиления величина содержания арматуры, например, для элемента толщиной 200 мм с размещенной в нем арматурой из двух сеток диаметром 10 мм составляет 123,2 кг/м 3 . При наличии же различных дополнительных факторов суммарное содержание арматуры в бетоне будет резко расти.
Довольно трудоемкую и рутинную работу по определению содержания арматуры в бетоне для некоторых отдельных элементов и всего сооружения в целом на начальном этапе проектирования (еще до начала разработки чертежей стадии КЖ/КЖИ) с довольно высокой точностью можно выполнить в программе SCAD++. В режиме «Экспертиза железобетона» постпроцессора «Железобетон», используя операцию Вес заданной арматуры (рис. 2), можно в реальном времени не только определить расход арматуры, но и заодно (что очень важно) проверить, насколько заданная арматура удовлетворяет необходимым критериям прочности конструкции согласно выбранным нормам проектирования.
При этом нужно помнить, что программа считает расход:
Рис. 1. Содержание арматуры в бетоне (кг/м 3 ) для монолитного фрагмента площадью 1 м 2 при различных исходных данных:а) при разных диаметрах арматуры, б) при разных толщинах плит
Суммарный расход арматуры и бетона в любом здании зависит от многих факторов, которые можно в некоторой степени скорректировать на начальной стадии расчета и проектирования. Основные факторы, которые влияют на расход бетона и арматуры в конструкциях и зданиях, приведены в табл. 1.
| Фактор | Следствие |
| Инженерно-геологические условия строительной площадки | Тип фундамента (свайный, плитный, ленточный) |
| Шаг сетки несущих вертикальных элементов | Пролет плит, их толщина (жесткость) |
| Размеры сечения колонн/пилонов/стен | Удельный вес арматуры в бетоне |
| Класс бетона и арматуры | Расход арматуры в сечении |
В табл. 2 мы покажем на различных типах реальных зданий и сооружений, насколько изменчивой может быть величина содержания арматуры в бетоне и как она зависит от различных исходных данных — типа фундамента, шага несущих вертикальных элементов, толщины элементов, этажности здания, величины нагрузки
ВОПРОСЫ и ОТВЕТЫ при работе в SCAD Office (часть 7)
Коллеги,
Вышла новая заметка из серии «Вопросы и ответы при работе в SCAD Office».
Сегодня разбираем следующие темы:
- Как получить результаты армирования в виде фонового изополя и дополнительного
- Какие данные необходимы для формирования технической спецификации металла
Вопрос 27: Как получить результаты армирования в виде фонового изополя и дополнительного?
Ответ
При анализе результатов армирования железобетонных плит пользователь может установить значение фонового армирования, для этого устанавливается режим формы выдачи результатов в диаметрах стрежней с указанным шагом. Затем нужно включить команду «дополнительное армирование сетками».
В этот момент в шкале возле значений появляется знак «+». Указав в параметрах значение фонового армирования, вы увидите, что шкала будет перестроена: в первой строке указывается значении фонового армирования, в последующих - дополнительные значения. Можно также указать количество интервалов армирования, чтобы двумя-тремя цветовыми изополями были указаны зоны дополнительного армирования.
Также не стоит игнорировать возможность анализа армирования для отфрагментированного участка схемы, поскольку иначе диапазон значений будет распространяться и на скрытые элементы.
Вопрос 28: Какие данные необходимы для формирования технической спецификации металла?
Ответ
В программе SCAD пользователям стала доступна возможность формирования технической спецификации металлопроката по заданным группам конструирования стальных элементов. Для этого необходимо создать группы конструирования для элементов, которые планируется включить в состав ТСМ, желательно задействовать все элементы для получения полной спецификации на все здание.
Стремиться к сохранению целостности элементов одного конструктивного элемента нет необходимости, поскольку программа будет анализировать суммарную длину всех конечных элементов одной конструктивной группы, а не количество конечных элементов.
Далее необходимо произвести группировку по элементам конструкции: группы конструктивных элементов из левой колонки переносят в правую, которым присваивается имя элемента спецификации, например, элементы поясов и решетки фермы объединяют под именем группы «ферма», связи, балки и т.д. по предложенному списку.
После того, как элементы в левой колонке «закончатся» и Вы сформируете необходимые для схемы категории, следует выбрать команду по формированию спецификации, где фактически уже будет готова спецификация. Данные в дальнейшем возможно сформировать в текстовый и табличный редактор; формирование таблицы в dxf формате пока недоступно.
Если Вы хотите самостоятельно попробовать использовать алгоритм получения ведомости в SCAD, можете скачать расчетный файл стального каркаса для примера.
Несколько примеров расчета в SCAD Office
Программный комплекс SCAD помимо расчетного модуля конечно-элементного моделирования имеет в своем составе набор программ, способных выполнять решение более частных задач. Ввиду своей автономности набор программ сателлитов можно использовать отдельно от основного расчетного модуля SCAD, причем не запрещается выполнять совместные расчеты с альтернативными программными комплексами (ПК ЛИРА 10, Robot Structural Analysis, STARK ES). В данной статье мы рассмотрим несколько примеров расчета в SCAD Office.
Пример подбора арматуры в ребре плиты заводской готовности в программе SCAD
Плита будет монтироваться на стройплощадке, например, на кирпичные стены шарнирно. Моделировать для такой задачи всю плиту, часть здания или целиком все здание считаю нецелесообразным, поскольку трудовые затраты крайне несоизмеримы. На помощь может прийти программа АРБАТ. Ребро рекомендуется нормами рассчитывать, как тавровое железобетонное сечение. Меню программного комплекса SCAD интуитивно-понятное: по заданному сечению, армированию и усилию инженер получает результат о несущей способности элемента со ссылкой на пункты нормативных документов. Результат расчета может быть автоматически сформирован в текстовом редакторе. На ввод данных уходит примерно 5-10 мин, что значительно меньше формирования конечно элементной модели ребристого перекрытия (не будем забывать, что в определенных ситуациях расчет методом конечных элементов дает больше расчетных возможностей).
Пример расчета закладных изделий в SCAD
Теперь вспомним расчет закладных изделий для крепления конструкций к железобетонным сечениям.
Нередко встречаю конструкторов, закладывающих параметры из конструктивных соображений, хотя проверить несущую способность закладных довольно просто. Для начала необходимо вычислить срезающее усилие в точке крепления закладной детали. Сделать это можно вручную, собрав нагрузки по грузовой площади, или по эпюре Q конечно-элементной модели. Затем воспользоваться специальным расчетным боком программы АРБАТ, занести данные по конструкции закладной детали и усилиям, и в итоге получить процент использования несущей способности.
Еще с одним интересным примером расчета в SCAD может столкнуться инженер: определение несущей способности деревянного каркаса. Как мы знаем, ввиду ряда причин расчетные программы МКЭ (метод конечных элементов) не имеют в своем арсенале модули расчета деревянных конструкций по российским нормативным документам. в связи с этим расчет может производится вручную или в другой программе. Программный комплекс SCAD предлагает инженеру программу ДЕКОР.
Помимо данных по сечению, программа ДЕКОР потребует от инженера ввода расчетных усилий, получить которые поможет ПК ЛИРА 10. Собрав расчетную модель, можно присвоить стержням параметрическое сечение дерева, задать модуль упругости дерева и получить усилия по деформационной схеме:
Полученные усилия далее необходимо задать в программе ДЕКОР для расчета сопротивления деревянного сечения.
В данном примере расчета в SCAD, критическим значением оказалась гибкость элемента, запас по предельному моменту сечений «солидный». Вспомнить предельное значение гибкости деревянных элементов поможет информационный блок программы ДЕКОР:
Пример расчета несущей способности фундамента в SCAD
Неотъемлемой частью моделирования свайно-плитного фундамента является расчет несущей способности и осадки сваи. Справится с задачей подобного рода, инженеру поможет программа ЗАПРОС. В ней разработчики реализовали расчет фундаментов согласно нормам «оснований и фундаментов» и «свайного фундамента» (в расчетных программах МКЭ таких возможностей не встретишь). Итак, чтобы смоделировать сваю, необходимо вычислить жесткость одноузлового конечного элемента. Жесткость измеряется в тс/м и равна отношению несущей способности сваи к ее осадке. Моделирование рекомендуется выполнять итерационно: в начале задавать приближенную жесткость, затем уточнять значение жесткости по вычисленным параметрам сваи. Построенная модель расчета методом конечных элементов позволит нам не только точно найти нагрузку на сваю, но и рассчитать армирование ростверка:
После расчета конструкции пользователь ПК ЛИРА 10 сможет вычислить требуемую нагрузку на сваю по выводу мозаики усилий в одноузловом конечном элементе. Полученное максимальное усилие будет являться требуемой расчетной нагрузкой на сваю, несущая способность выбранной сваи должна превышать требуемое значение.
В качестве исходных данных в программу ЗАПРОС вводиться тип сваи (буровая, забивная), параметры сечения сваи и грунтовые условия согласно данным геологических изысканий.
Пример расчета узловых соединений в SCAD
Расчет узловых соединений – важная часть анализа несущей способности зданий. Однако, зачастую, конструктора пренебрегают данным расчетом, результаты могут оказать крайне катастрофическим.
На рисунке приведен пример отсутствие обеспечения несущей способности стенки верхнего пояса подстропильной фермы в точке крепления стропильной фермы. Согласно СП «Стальные конструкции» подобные расчеты производятся в обязательно порядке. В программа расчета методом конечных элементов и такого расчета тоже не встретишь. Выходом из ситуации может стать программа КОМЕТА-2. Здесь пользователь найдет расчет узловых соединений согласно действующих нормативных документов.
Наш узел – ферменный и для его расчета необходимо выбрать советующий пункт в программе. Далее пользователь выбривает очертание пояса (наш случай V-образный), геометрические параметры панели, усилия каждого стержня. Усилия, как правило, вычисляются в расчетных программах МКЭ. По введенным данным программа формирует чертеж для наглядного представления конструкции узла и вычисляет несущую способность по всем типам проверки согласно нормативным документам.
Пример построения расчета МКИ в SCAD
Построение моделей расчета методом конечных элементов не обходится без приложения нагрузок, вычисленные вручную значения присваиваются в расчетных программах МКЭ на элемент. Помощь в сборе ветровых и снеговых нагрузках инженеру окажет программа ВЕСТ. Программа включает в себя несколько расчетных модулей, позволяющих по введенном району строительства и очертанием контура здания вычисляет ветровую и снеговую нагрузку (самые распространенные расчетные модули программы ВЕСТ). Так, при расчете навеса, конструктор должен указать высоту конька, угол наклона и ширину ската. По полученным эпюрам нагрузка вводится в расчетную программу, например, ПК ЛИРА 10.4.
В качестве вывода, могу сказать, что программный комплекс SCAD и его сателлиты позволяют пользователю существенно снизить трудозатраты при вычислении локальных задач, а также формировать точные расчетные модели, а также содержат справочные данные, необходимые в работе инженеров - строителей. Автономность программ позволяет конструкторам использовать их в сочетании с любыми расчетными комплексами, основанных на расчете методом конечных элементов.
Также рекомендую посмотреть вебинар по совместному использованию ПК ЛИРА 10 и программы ЗАПРОС (SCAD office) на примере расчета свайного основания.
Армирование композитной арматурой
В ПК ЛИРА-САПР 2018 реализован расчет неметаллической композитной базальтовой арматуры в соответствии с нормами:
- СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции», Приложение Л;
- ДБН В.2.6-98:2009 и ДСТУ-Н Б В.2.6-185:2012.
При расчете армирования используются классы неметаллической композитной базальтовой арматуры в соответствии с выбранными нормами, которые могут использоваться только в качестве продольной арматуры. При этом в качестве поперечной используется стальная арматура.
Реализован расчет неметаллической композитной базальтовой арматуры для всех типов стандартных сечений: брус, тавр с полкой сверху, тавр с полкой снизу, двутавр, швеллер, коробка, кольцо, балка, круг, крест, уголковые сечения, несимметричный тавр с полкой сверху, несимметричный тавр с полкой снизу. Также реализован расчет композитной базальтовой арматуры для пластинчатых элементов: оболочек, плит, балок-стенок.
Результаты подбора композитной арматуры представлены в графическом и табличном видах.
Читайте также: