Расчет зданий в SOFiSTiK. Часть 1.4.(1) Нагрузки и Воздействия. Назначение постоянных нагрузок

Артём Письмак

  Представляем вниманию читателей серию публикаций по проектированию и расчёту зданий, сделанный в виде мастер-класса с пояснениями каждого действия. По завершению серии публикаций будет выпущено полноценное методическое пособие.

  Выдержка из методического пособия "Расчёт многоэтажного здания с учётом деформации упругого полупространства и динамических воздействий по действующим нормам Российской Федерации"

1.4. Назначение нагрузок

  Для задания любого типа нагрузок необходимо зайти в меню менеджера нагрузок «Loadcase manager» (рис. 1.16. 1) и создать (выбрать) вид воздействия «Actions» для нагрузки, затем создать сам тип нагрузки  во вкладке «Loadcases»1 (данные операции и возможности при их выполнении подробно описаны в методическом пособии часть I*5). Для произведения всех дальнейших расчетов достаточно на 1 стадии линейного расчета многоэтажного здания достаточно создать 3 типа воздействия (G, G_F и Q согласно рис. 1.16. 1) и несколько загружений(см. рис. 1.16. 2, 1.16. 3, 1.16. 4):

• собственный вес – «Sob.ves» (с привязкой к воздействию G);
• вес оборудования и материалов – «Postoyannie» (с привязкой к G_F);
• нагрузка от людей и транс. средств – «Vremennie»(с привязкой к Q).

  Таким образом все введенные нагрузки относятся к какому либо типу загружения, каждый тип входит в определенный вид воздействия. Модуль SOFiLOAD, отвечающий за экспорт нагрузок в расчетную схему для проведения расчета, учитывает каждый тип нагрузки отдельно, включая в него все ранее привязанные к нему усилия и загружения. 

1.4.1. Назначение постоянных нагрузок

  Постоянные нагрузки задаются для вида загружения G. Собственные вес конструкции можно добавить как к любому типу загружения в сумме, так и отдельно создав тип со значение постоянной нагрузки по dz равным 1 (рис. 1.16. 1 – создание загружений). Знак и ось при задании определяет действие нагрузки от собственного веса.

  Для расчета первым необходимо создать загружение для воздействия «G»  под названием «Self wieght» придать ему значение 1 как на. Затем следует создать, например, воздействие «G_F» и внести в него постоянные распределенные(см. пункт 1.4.4) нагрузки в зависимости от задания. Задаются постоянные нагрузки согласно таблице 2 и таблице 4 приведенным ниже и  соответствующим действующей нормативной документации.

  При создании загружений вводятся нормативные значения, а коэффициенты надежности по нагрузке вводят при создании типа воздействия и конкретного вида нагружения аналогично рис. 1.16 под значениями ɣ-u(для учета невыгодного максимального значения), ɣ-f (для учета невыгодного минимального значения), ɣ-a (для учета нормативного значения при расчете). Нормативное значение веса оборудования, в том числе трубопроводов, следует определять на основании стандартов или каталогов, а для нестандартного оборудования - на основании паспортных данных заводов-изготовителей или рабочих чертежей.

  Динамическое воздействие вертикальных нагрузок от погрузчиков и электрокаров допускается учитывать путем умножения нормативных значений статических нагрузок на коэффициент динамичности(1+µ), равный 1,2.

  При задании нормативных значений нагрузок в складских помещениях необходимо учитывать эквивалентную равномерно распределенную нагрузку на перекрытия, покрытия и полы на грунтах, а также вертикальную и, при необходимости, горизонтальную сосредоточенные нагрузки, прикладываемые для учета возможного неблагоприятного влияния местных нагрузок и воздействий. Эти нагрузки следует определять по строительному заданию на основании технологических решений, с учетом удельного веса складируемых материалов и изделий, возможного их размещения по площади помещений и максимальных значений высоты складирования и принимать не менее нормативных значений, приведенных в таблице 2.

Таблица 2

Здания и помещения	Нормативные значения равномерно распределенных нагрузок qt(G_F), кПа	Нормативные значения сосредоточенных нагрузок Pt(Q), кН
Торговые склады	Не менее 5,0	Не менее 6,0
Производственные и промышленные складские помещения	По строительному заданию, но не менее, кПа:	По строительному заданию, но не менее 3,0
	3 - для плит и второстепенных балок; 2 - для ригелей, колонн и фундаментов

  Коэффициент надежности по нагрузке ɣ-u для веса оборудования и материалов приведен в таблице 3.

Таблица 3

Оборудование и материалы	Коэффициент надежности по нагрузке ɣ-u
Стационарное оборудование	1,05
Изоляция стационарного оборудования	1,2
Заполнители оборудования (в том числе резервуаров и трубопроводов):
Жидкости	1,0
суспензии, шламы, сыпучие тела	1,1
Погрузчики и электрокары (с грузом)	1,2
Складируемые материалы и изделия	1,2

Равномерно распределенные нагрузки:

  Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах приведены в таблице 4.

  Нормативные значения нагрузок на ригели и плиты перекрытий от веса временных перегородок следует принимать в зависимости от их конструкции, расположения и характера опирания на перекрытия и стены. Указанные нагрузки допускается учитывать как равномерно распределенные добавочные нагрузки(G_F), принимая их нормативные значения на основании расчета для предполагаемых схем размещения перегородок, но не менее 0,5 кПа.

  Коэффициенты надежности по нагрузке γf (он же ɣ-u) для равномерно распределенных нагрузок следует принимать:

  1,3 - при полном нормативном значении менее 2,0 кПа;

  1,2 - при полном нормативном значении 2,0 кПа и более.

Таблица 4

№ п.п.	Помещения зданий и сооружений	Нормативные значения равномерно распределенных нагрузок G_F, кПа
1	Квартиры жилых зданий; спальные помещения детских дошкольных учреждений и школ-интернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий и гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы	1,5
2	Служебные помещения административного, инженерно-технического, научного персонала организаций и учреждений; офисы, классные помещения учреждений просвещения; бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, уборные) промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений	2,0
3	Кабинеты и лаборатории учреждений здравоохранения, лаборатории учреждений просвещения, науки; помещения электронно-вычислительных машин; кухни общественных зданий; помещения учреждений бытового обслуживания населения (парикмахерские, ателье и т.п.); технические этажи жилых и общественных зданий высотой менее 75 м; подвальные помещения	Не менее 2,0
4	Залы: а) читальные
		2,0
	б) обеденные (в кафе, ресторанах, столовых и т.п.)	3,0
	в) собраний и совещаний, ожидания, зрительные и концертные, спортивные, фитнес-центры, бильярдные	4,0
	г) торговые, выставочные и экспозиционные	Не менее 4,0
5	Книгохранилища; архивы	Не менее 5,0
6	Сцены зрелищных предприятий	Не менее 5,0
7	Трибуны:
	а) с закрепленными сиденьями	4,0
	б) для стоящих зрителей	5,0
81	Чердачные помещения	0,7
92	Покрытия на участках:
	а) с возможным скоплением людей (выходящих из производственных помещений, залов, аудиторий и т.п.)	4,0
	б) используемых для отдыха	1,5
	в) прочих	0,5
103	Балконы (лоджии) с учетом нагрузки:
	а) полосовой равномерной на участке шириной 0,8 м вдоль ограждения балкона (лоджии)	4,0
	б) сплошной равномерной на площади балкона (лоджии), воздействие которой не благоприятнее, чем определяемое по 10, а	2,0
11	Участки обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях	Не менее 1,5
	Вестибюли, фойе, коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами), примыкающие к помещениям, указанным в позициях:
12	а) 1, 2 и 3	3,0
	б) 4, 5, 6 и 11	4,0
	в) 7	5,0
13	Перроны вокзалов	4,0
14	Помещения для скота:
	а) мелкого	Не менее 2,0
	б) крупного	Не менее 5,0
Примечания 1 Нагрузки, указанные в поз. 8, следует учитывать на площади, не занятой оборудованием и материалами. 2 Нагрузки, указанные в поз. 9, не следует учитывать одновременно со снеговой нагрузкой. 3 Нагрузки, указанные в поз. 10, следует учитывать при расчете несущих конструкции балконов (лоджий) и участков стен в местах защемления этих конструкций. При расчете нижележащих участков стен, фундаментов и оснований нагрузки на балконы (лоджии) следует принимать равными нагрузкам примыкающих основных помещений зданий и снижать их с учетом указаний приложения 5 СП20.13330.2011. 4 Нормативные значения нагрузок для зданий и помещений, указанных в позициях 3, 4г, 5, 6, 11 и 14, следует принимать по строительному заданию на основании технологических решений.

  Сосредоточенные нагрузки и нагрузки на перила(Q):

1. Несущие элементы перекрытий, покрытий, лестниц и балконов (лоджий) должны быть проверены на сосредоточенную вертикальную нагрузку, приложенную к элементу, в неблагоприятном положении на квадратной площадке со сторонами не более 10 см (при отсутствии других временных нагрузок). Если в строительном задании на основании технологических решений не предусмотрены более высокие нормативные значения сосредоточенных нагрузок, их следует принимать равными, кН:
1. для перекрытий и лестниц - 1,5;
2. для чердачных перекрытий, покрытий, террас и балконов - 1,0;
3. для покрытий, по которым можно передвигаться только с помощью трапов и мостиков, - 0,5.
   Элементы, рассчитанные на возможные при возведении и эксплуатации местные нагрузки от оборудования и транспортных средств, допускается не проверять на указанную сосредоточенную нагрузку.
2. Нормативные значения горизонтальных нагрузок на поручни перил лестниц и балконов следует принимать равными, кН/м:
1. для жилых зданий, дошкольных учреждений, домов отдыха, санаториев, больниц и других лечебных учреждений - 0,3;
2. для трибун и спортивных залов - 1,5;
3. для других зданий и помещений при отсутствии специальных требований - 0,8.
3. Нормативные значения горизонтальных нагрузок на поручни перил лестниц и балконов следует принимать равными, кН/м:

  Для обслуживающих площадок, мостиков, ограждений крыш, предназначенных для непродолжительного пребывания людей, нормативное значение горизонтальной нагрузки на поручни перил следует принимать 0,3 кН/м, если по строительному заданию на основании технологических решений не требуется большее значение нагрузки.

  Для нагрузок, указанных в 1), 2) и 3), следует принимать коэффициент надежность по нагрузке ɣ-u= 1,2.

  Для расчетной схемы создадим 2 загружения длительного типа (см. рис. 1.16). В одном из помещений на 2 этаже и разместим стоянку транспортных средств в помещении дилерского центра.  Нагрузку от людей в офисных помещениях назначаем на всем остальном этаже:

• Stoynka(распределенная 3,5 кН/м2 – тип G_F);
• Office (распределенная 2,0 кН/м2 – тип G_F).

  Коэффициенты надежности принимаются 1,2 для всех, в соответствиями с замечаниями пункта 1.4 и таблицы 3.

  Нагрузки от транспортных средств и оборудования (временные Q):

  Значения вертикальных строительных нагрузок на перекрытия, покрытия и полы на грунтах от колесных транспортных средств, движущихся как свободно, так и по рельсовым путям приняты согласно действующей нормативной документации*2.

  Нормативные значения эквивалентных вертикальных равномерно распределенных и местных сосредоточенных нагрузок на перекрытия, покрытия и полы на грунтах автостоянок следует определять по таблице 5:

Таблица 5

№ п.п.	Помещения зданий и сооружений	Нормативные значения равномерно распределенных нагрузок G_Ft, кПа	Нормативные значения сосредоточенных нагрузок Qt, кН
	Автостоянки  в зданиях для автомашин общим весом до 3 тс включительно:
1	площади парковки	3,5	20,0
2	пандусы и подъездные пути	5,0	25,0
	Автостоянки  в зданиях для автомашин общим весом от 3 до 16 тс:
32	площади парковки	Не менее 5,0	Не менее 90,0
42	пандусы и подъездные пути	Не менее 7,0	Не менее 100,0
5	Автостоянки для автомашин общим весом свыше 16 тс	По строительному заданию
Примечания 1 Общий вес - совокупность собственного веса автомобиля и максимальной полезной нагрузки. 2 Нормативные значения нагрузок для зданий и помещений, указанных в 3, 4, следует принимать по строительному заданию на основании технологических решений. 3 Внутригаражные проезды (за исключением пандусов) следует относить к площадям парковки в тех случаях, когда они недоступны для проезда постороннего автотранспорта.

  При расчете плит перекрытий на продавливание и в других случаях учета местных воздействий наряду с равномерно распределенной нагрузкой G_F следует учитывать сосредоточенные нагрузки Q/2, приложенные на две квадратные площадки стороной 100 мм для позиций 1 и 2 таблицы 5 и 200 мм для позиций 3 и 4 таблицы 5, расположенные на расстоянии 1,8 м друг от друга, в наиболее неблагоприятном возможном положении.

  Для более точного расчета рекомендуется перед вводом в расчетную схему уточнять расчетные значения нагрузок в соответствии с техническими данными транспортных средств.

  Пониженные значения равномерно распределенных нагрузок от транспортных средств (см. приложение А) следует устанавливать умножением их нормативных значений на коэффициент 0,35.

  Для движущихся колесных транспортных средств, включая рельсовые, следует принимать коэффициент надежности по нагрузке ɣ-u= 1,2(смотри воздействие Q на рис. 1.16. 1).

Читаем дальше →

Расчет зданий в SOFiSTiK. Часть 1.3. Граничные условия

Артём Письмак

  Представляем вниманию читателей серию публикаций по проектированию и расчёту зданий, сделанный в виде мастер-класса с пояснениями каждого действия. По завершению серии публикаций будет выпущено полноценное методическое пособие.

  Выдержка из методического пособия "Расчёт многоэтажного здания с учётом деформации упругого полупространства и динамических воздействий по действующим нормам Российской Федерации"

1.3. Назначение граничных условий

  Назначение граничных условий (рис. 1.13) для решения задач гражданского строительства по сути является назначением закрепления основания, так как остальная конструкция либо связана жестко в узлах, либо задается с врезанными шарнирами. Для реализации расчета необходимо использование таких элементов как точка – «Point»1 для закрепления свай фундамента или же внесение граничных условий в плитные(закрепление фундамента мелкого заложения или плиты ростверка), стержневые элементы «Structural line»(для закрепления по линии), а также жесткие и эластичные связи – «constraint» и «link» соответственно (для создания шарниров у узлах прикрепления сборных плит или при опирании плит перекрытия на прогоны) либо указав в существующих характеристиках балочных и плитных соответствующие граничные условия. Более подробно использование таких элементов описано в метадическом пособии часть I в разделе назначение граничных условий*5. 

Рис.1.13 Назначение линейных граничных условви (верх) и снятий связи по концам стержней (низ)

1 – для точки возможна установка пружин как линейных так и нелинейных с работой только по 1 знаку вдоль соответствующей оси. Данные вводятся во вкладке «Springs».
  Значения граничных условий при создании жестких связей прописаны в таблицах приложения 2.
  При расчете прочностных характеристик конструкций самого здания достаточно обеспечить закрепление основания (фундаментной плиты), как жестко заделанного в грунт (см.).

Рис. 1.14. Закрепление плиты фундамента по всем направлениям возможных перемещений (жесткая заделка и отображение лишь 2х этажей)

  Для наглядного примера создания нескольких типов граничных условий и связей, в пределах расчета в методическом пособии, в качестве расчетной схемы для наглядности воспользуемся 1 и 2 этажами конструкции(рис. 1.14). Для передачи только 2х этажей применим частичный экспорт данных (рис. 1.15 – красным. Выбор осуществляется после нажатия изображения черной стрелки). В рамках пособия деление структурных элементов на конечные  выставлено на 1 метр («Set manually» - поставить галочку и ввести значение).

Рис. 1.15. Экспорт части расчетной модели

  Для расчета совместной работы основания и упругого полупространства используется модуль «HASE» и описание расчета приведено в главе 4 данного пособия(в расчете упругого полупространства закрепление плиты ростверка снимается и фундамент устраивается свайным для наглядности внутренних усилий в элементах основания и взаимовоздействия их с упругим полупространством). 

Видео смотрите в заметке:
http://mysofistik.blogspot.ru/2015/09/sofistik-12.html

Читаем дальше →

Расчет зданий в SOFiSTiK. Часть 1.2. Геометрия расчетной схемы

Артём Письмак

  Представляем вниманию читателей серию публикаций по проектированию и расчёту зданий, сделанный в виде мастер-класса с пояснениями каждого действия. По завершению серии публикаций будет выпущено полноценное методическое пособие.

  Выдержка из методического пособия "Расчёт многоэтажного здания с учётом деформации упругого полупространства и динамических воздействий по действующим нормам Российской Федерации"

1.2. Создание балочных и плитных элементов расчетной схемы

Рис.1.6.  Создание сечения несущей колонны

  Создание сечений выполняется с помощью дерева проекта в окне навигации(Navigation - Project). Производится при помощи модуля AQUA. Необходимо создать новое сечение щелкнув правой кнопкой мыши по ответвлению «Cross sections» и выбрав соответствующий пункт (рис. 1.6) или «Import» для добавления из другого проекта. Выбор необходимого прокатного сечения или создание произвольного производится в соответствии с необходимостью проекта (более подробное описание возможных прокатных профилей и возможности создания индивидуальных сечений описаны в методическом пособии часть I*5):
  Пункт создания стандартного («Standard section») сечения позволяет быстро создать простые сечения (согласно рис. 1.6 и рис. 1.7), такие как: Геометрические характеристики произвольного сечения без необходимости создания самой геометрии: плиту, прямоугольник, тавр, круг или кольцо, трубный прокат, стандартные сечения каната(с количеством и диаметром пучков – см. сортамент приложения 4), прокатные стальные элементы(двутавр, прямоугольные трубы, уголок и т.д.).

Рис.1.7. Создание сечения несущей балки

Рис.1.8. Схема фундамента стен и колонн 1-гот этажа (план)

  В рамках методического пособия была создана колонна 0.52м. на 0.52м. из бетона В30 с армированием по периметру (с обеих сторон) – «two sided». Задано 18,09 см2 (что составляет 9 стержней арматуры Ø16) на длину линии армирования, принимаемой равной ширине стороны минус защитный слой, принятый 30 мм (ось армирования расположена на 38мм). Также были созданы балки перекрытия таврового сечения (рис. 1.7) с толщиной стенки равной толщине колонны(0,52м), толщиной плиты, равной принимаемой толщине перекрытий(0,25м), высотой балки 1м. и шириной плиты 1.2 м. отрисовки сечения относительно начерченной линии(«Position of origin») принимаем вверху сечения посередине(«Top center»).
  Создается расчетная схема из плиты фундамента (внешний контур на Рис. 1.8) толщиной 2 м – как толщину ростверка. и несущих стен – 0,52м (рис. 1.8 и рис. 1.11). Толщина перекрытий этажей принимается 0,25м(«Structural elements» - > «Area»).
  Колонны устанавливаются во все прямоугольные точки схемы и углы(в дереве проекта в среде SOFiPLUS выбрать вкладку «Structural elements» - > «Line» - > «Centric beam», где выбираем наше сечение). Высота элементов 3 метра. Между колоннами проведем аналогично колоннам, но в горизонтальной плоскости линии балок перекрытия на высоте 3 метра (рис. 1.8 -синие линии), но для правильного отображения геометрии выберем «Excentric beam». Затем, в соответствии со схемой, создадим несущие стены способом описанным ниже (рис. 1.8). Плитные элементы стен создаются  при помощи инструмента «Area» (рис. 1.10) - плитный элемент свободно ориентированный в пространстве, заданный при помощи щелчка правой кнопки мыши по рабочему пространству и выбору способа ввода описанного ниже или «Wall»(с заданным параметром высоты чертится только линия определенной длины):

Рис.1.9 Выбор метода
ввода структурных
элементов

• Elements – выбор созданного элемента;
• SEGment on bridge axis – выбор участка по оси моста;
• Pick lines or curves – выбор нескольких элементов образующих замкнутый контур;
• RECTangle – создание прямоугольника;
• POInt in area – выбор замкнутого контура по указанию контура в области;
• SET working plane – выбрать рабочую плоскость (элемент плоскости рис. 1.9).

  Более подробный порядок ввода, разница между элементами и их характеристики приведены в методическом пособии часть I*5. 

Предполагается что дом выполнен пошагово с устройством несущих колон и последующим омоноличиванием несущих стен и установкой балок перекрытия. Для этого предварительно во время создания элемента или после, выделив все элементы, необходимо указать в свойствах во вкладке «General» (рис. 1.10) следующие группы: для фундамента группу 0; для колонн группу 1; для стен группу и балок перекрытия - 2; для плиты перекрытия - 3. Для дальнейшего проектирования необходимо выделить всю системы и с помощью инструмента AutoCAD «копировать» - скопировать все элементы, кроме фундамента 5 раз по 3 метра, создав таким образом систему 6 этажного дома.

Рис.1.10. Пример создания стен и перекрытий

  Проект первого этажа приведен на Рис. 1.11(монолитный каркас здания бизнес центра с приближенными размерами для упрощения последующих операций без учета последующих перегородок для разделения площади).

Рис.1.11. Схема фундамента и стен 1-го этажа (3d модель)

  Проект всего здания после постройки приведен на рис. 1.12. Для обеспечения дальней задачи стадийного возведения предлагается разделить элементы на каждом этаже по группам, присвоив им следующие значения: для колонн 1+3*n; для стен 2+3*n; для перекрытий 3+3*n. Где n – значения последовательно от 1 до 5 (Таблица 1).

Таблица 1. Группы элементов по этажам

№ этажа	Название типа элемента	№ группы
0	Фундамент	0
1	Колонны	1
1	Стены и балки перекрытия	2
1	Перекрытие	3
2	Колонны	4
2	Стены и балки перекрытия	5
2	Перекрытие	6
3	Колонны	7
3	Стены и балки перекрытия	8
3	Перекрытие	9
4	Колонны	10
4	Стены и балки перекрытия	11
4	Перекрытие	12
5	Колонны	13
5	Стены и балки перекрытия	14
5	Перекрытие	15
6	Колонны	16
7	Стены и балки перекрытия	17
8	Перекрытие	18

Рис.1.12. 3D модель 6 этажного бизнес центра

1 – первый этаж выполнен из бетонных стен в качестве технологического, на остальных этажах внешний контур подразумевается стеклянным и не выноситься как элемент, а будет приложен как дополнительная нагрузка по контуру этажей, что в рамках методического пособия считается приемлемым.

Читаем дальше →

Расчет зданий в SOFiSTiK. Часть 1.1. Материалы

 Артём Письмак

  Представляем вниманию читателей серию публикаций по проектированию и расчёту зданий, сделанный в виде мастер-класса с пояснениями каждого действия. По завершению серии публикаций будет выпущено полноценное методическое пособие.

  Выдержка из методического пособия "Расчёт многоэтажного здания с учётом деформации упругого полупространства и динамических воздействий по действующим нормам Российской Федерации"

1.1. Назначение материалов согласно СНиП 52-02-2003* - «Бетонные и железобетонные конструкции»

  При проектировании конструкций необходимо создание базы материалов.  (при проектировании и моделировании учебных задач для выбора материалов необходимо пользоваться таблицей  приложения 1)

  Создание базы материалов в среде SSD выполняется с помощью дерева проекта в окне навигации (Navigation -> Project). Необходимо создать новые материалы щелкнув правой кнопкой мыши по ответвлению «Materials» и выбрав соответствующий пункт «New» или «Import» при возможности добавления из другого проекта*. Производится выбор необходимого материала. В нашем случае принимаем бетон класса B30 (рис. 1.2), основываясь на следующих показателях: 

• Category -  выбор базы материалов (для соответствия отечественным нормам выбирается Russian Standart)
• Type – выбор типа материала с базовыми характеристиками, при выборе российских ГОСТ’ов с соответствующими исходными параметрами. При проектировании рекомендуется в качестве бетона для железобетонных конструкций выбирать - «Standart concrete», обычной арматуры – «Reinforcing steel», преднапряженной арматуры – «Prestressing steel», стали для металлического проката – «Structural steel» соответственно.
• Classification – соответствующий выбранным нормам класс бетона или стали. Класс бетона согласно нормативной документации назначается от B0,5 до B120, что назначается из условия 95% обеспеченностью при испытании кубиков, а коэффициент запаса при назначении класса бетона по прочности соответствует в СНиП 2.03.01-84 и СНиП 52-01-2003 и равен 1,5 (в программе внесены классы от B10 до B60, что позволяет выполнить большую часть проектных задач, остальные характеристики вводятся согласно таблицам 1.1 и 1.2 приложения 1).
• Max. Thickness (только для сталей) – максимальная толщина проката (различна при различных видах сталей в соответствии с ГОСТ”ами на изготовление прокатов. При проектировании мм)
• Для стандартного бетона можно выбрать дополнительные условия  заполнителя(группы А, В – соответствуют таблице 1.1 приложения 1) - «fine granular grup» и наличия термической обработки - «thermal treatment» как для обычного бетона, так и с учетом групп мелкозернистого заполнителя(таблица 1.1 приложения 1).
• Properties – дополнительное назначение физических характеристик материалов (Рис. 1.3 в нашем случае для B30, AIII, С345),: 
• удельный вес – «self weight» (принимается для тяжелого железобетона 25кН/м3, в случае использования только тяжелого бетона рекомендуется значение 24кН/м3 соответствующее 2,4т/м3);
• вес материала взвешенного в воде – «Self weight with buoyancy»;
• температурный коэффициент расширения (в отношению к кельвинам, ºK) - «Temperature coeff.» (температурный коэффициент расширения материала принимается 1*10-5);
• модуль упругости материала (E) – «Elastic Modulus» (согласно табл.1.2 прил. 1);
• коэффициент Пуассона – «Poissons ratio» (начальный коэффициент поперечной деформации бетона v (коэффициент Пуассона) принимается равным 0,2 для всех видов бетона);
• модуль сдвига (G) - «Shear modulus» (модуль сдвига бетона G принимается равным 0,4 соответствующих значений E согласно нормативной документации*1);
• объемный модуль упругости (K) – «Compression modulus»( значение объемного давления для уменьшения объема вещества в 2 раза  равный K=E / [3*(1-2 ν)] - для изотропного тела).
• Strenght – прочностные характеристики (Рис. 1.4) основные из которых: 
• коэф. запаса по материалу(γm – для бетона 1, для стали по табл. 1.6 прил.1) – «Material safety factor»;
• расчетная прочность на сжатие для предельных состояний I группы (Rb по таблице 1.1  прил. 1)  – «Design value of strenght»;
• расчетная прочность бетона на растяжение по предельным состояниям I группы (Rbt, по табл. 1.1 прил. 1)- «lower fractile strenght value»;
• расчетная прочность на растяжение для бетона по предельным состояниям II группы (Rbt,ser, по табл. 1.1 прил. 1)  – «tensile strenght»;
• расчетная прочность на сжатие по предельным состояниям II группы (Rb,ser, по табл. 1.1 прил. 1) – «mean strenght»;
• модуль упругости (E, по табл. 1.2 прил. 1) – «elasticity modul»;
• трение в трещинах – «friction in cracks»; расчетное сопротивление арматуры по пределу текучести на растяжение(сжатие) (Rs(Rsc), по табл. 1.5 прил. 1) – «-(compressive)yield strenght»;
• нормативное сопротивление по пределу прочности и расчетное по II группе предельным состояний для стали на растяжение(сжатие) (Rsn = Rs* γm, γm – по табл. 1.6 прил. 1) – «compressive(tensile) strenght»;
• предел пропорциональности(конечное значение упругой стадии работы материала), принимается как расчетное для поперечной арматуры и отогнутых стержней(Rsw, по табл. 1.5 прил. 1)– «limit of proportionality»;
• максимальная толщина стержней  - «max. thickness».

  Все значения подбираются по таблицам приложения 1. При  расчетном проектировании конструкций данных приведенных в таблицах приложения 1 достаточно при условии действия нормативных документов указанных в списке литературы.

• Bedding – вкладка возможности задания коэффициента постели* (при проектировании упругого основания как 3D модели остается неактивной):
• коэффициент постели(разрешается брать применительно по формуле 1) - «Bedding Coefficient»;
• коэффициент постели по касательной - «Tangential bedding»;
• минимальное разрушающее напряжение(при растяжении) – «Rupture stress»;
• предел текучести(минимальное разрушающие напряжение при сжатии) – «Yield stress»;
• коэффициент трения – «Friction coefficient»;
• сцепление -  «Cohesion»;
• вкладка «Initialize» позволяет в зависимости от типа опирания, глубины и материала определить данные автоматически.

C = E_гр/ (H_c *(1-2*m²_гр))                                                                                               (1)

  ,где Eгр – модуль деформации грунта, Hc – фиксированная глубина сжимаемой толщи грунта, mгр – коэффициент Пуассона грунта.

        (2), (3)

• формулы (2) и (3) принимаются согласно расчетной схеме ЛПП в соответствии с СП 50-101-2004.

  Для вычисления коэффициентов постели используются средние (в пределах зафиксированной глубины сжимаемой толщи Нc) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона , вычисленные аналогично формулам (3) и (4).

• Stress strains – возможность ввода или изменения диаграммы (рис. 1.5) зависимости деформаций  от напряжений в сечении элемента по определенному закону (линейному, нелинейному).  Упругая стадия описывается как tgα = E.
• Special – дополнительные параметры температурных, гидравлических и других свойств материала, подробно описанных в документальной части программы*7 к модулю AQUA в п. 3.11.1. В учебных задачах не применяется.

Рис.1.2. Выбор норма и типа материала для проекта

Риc.1.3. Ввод дополнительных физических свойств материала

Рис.1.4. Назначение прочностных характеристик материалу

  Диаграммы состояния бетона, приведенные на рис. 1.5 используют при расчете железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели.   

Рис.1.5. Ввод или настройка предложенного  графика работы материала при растяжении (сжатии)

 В качестве рабочих диаграмм (рис. 1. 5. 1) состояния тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетона, определяющих связь между напряжениями и относительными деформациями, принимают упрощенные трехлинейную и двухлинейную диаграммы по типу диаграмм Прандтля.

Рис.1.5.1. Диаграммы зависимости деформаций от напряжений

Читаем дальше →

Расчёт зданий в SOFiSTiK. Часть 1. Введение.

  Артём Письмак

  Представляем вниманию читателей серию публикаций по проектированию и расчёту зданий, сделанный в виде мастер-класса с пояснениями каждого действия. По завершению серии публикаций будет выпущено полноценное методическое пособие.

  Выдержка из методического пособия "Расчёт многоэтажного здания с учётом деформации упругого полупространства и динамических воздействий по действующим нормам Российской Федерации"

 1. Создание расчетной схемы  многоэтажного здания в соответствии с нормативной документацией российской федерации

  Перед началом работы необходимо запустить SOFiSTiK Structural Desktop (далее SSD) и создать новый проект (рис. 1.1). Разновидность параметров и настроек описана в методическом пособии части I*5. Для быстроты работы в качестве препроцессора используется SOFiPLUS, который является надстройкой над AUTODESK AutoCAD (для более глубокой работы над проектом будут производиться отступления при необходимости описания действий на программном языке CADINP для более точного назначения и редактирования условий рабочей схемы и ее расчета). Для упрощения расчета возможен импорт расчетных схем и с других источников, например «Revit».

  Определяющим при создании нового проекта являются данные по виду задаваемой расчетной схемы (для общего случая пространственной модели это 3D FEA), выбор единиц измерения(«Drawing units»), назначение характеристик района проектирования, определение расчетного модуля(«Module») и методики расчета согласно выбранному нормативному документу.

  При расчете железобетонных конструкций в программе SSD рекомендуется пользоваться SNIP 20301 (СНиП 2.03.01-84-«Бетонные и железобетонные конструкции»)*1 – данный СНиП является замененным СНиП 52-01-2003*, но основные характеристики материалов остались неизменны и будут сравнены в следующих разделах. Для металлических конструкций – SNIP 22381 (СНиП II-23-81* сейчас заменен на СП 16.13330.2011 – «Стальные конструкции»*6 соответственно). 

  В зависимости от выбранных норм проектирования также изменяется база прокатных элементов для расчетной схемы, которая может быть дополнена при необходимости самостоятельно. Вкладка «Orientation of Deadload» позволяет выбрать направление действия нагрузки от собственного веса («Positive» направление со знаком + вдоль указанной оси и «Negative» соответственно со знаком -).

  Для работы над проектом в зависимости от поставленных задач возможен выбор климатических данных соответственно району. В данном примере рассмотрен регион г. Санкт-Петербург район по давлению ветра – II, категория В, по давлению снегового покрова – III, согласно СП 20.13330.2011 – «Нагрузки и воздействия»*2 и СП 131.13330.2012 – «Строительная климатология»*7; сейсмическая активность района – 6, согласно  СП 14.13330.2011 – «Строительство в сейсмических районах»*4 (для некоторых районов Ленинградской области).

  При расчете пространственных конструкций для выполнения задач проектирования принимается пространственная система схемы расчета – «3D FEA», координатная система «World» (ось Z направлена вверх), единицами измерения выбираются метры.

  Рабочее пространство(«Initial workspace» - по трем осям) необходимо увеличить до размеров конструкции (например при фундаменте 30х24 при необходимости выбрать с запасом 10м получаем - 40м.).

Рис.1.1. Меню создания проекта

Читаем дальше →

Экспорт нагрузки из SOFiPLUS в WinTube

  Часто пользователи обращаются с вопросом: как передать нагрузку от созданной модели в SOFiPLUS в WinTube. Вопрос связан с тем, что по умолчанию, экспортируя модель из базы данных (CDB) в WinTube, программа не переносит нагрузку на конструкцию. В данной статье будет рассказано как можно передать нагрузки в данном случае (один из возможных примеров).
  Можно и не задавать нагрузки в SOFiPLUS, а моделировать прямо в WinTube. Но, благородя полученному опыту, можно сделать вывод, что нагрузки удобнее и быстрее можно смоделировать именно в SOFiPLUS.

 
  Итак, сделаем всё в несколько этапов:

1. Создадим новый проект в SSD

2. Смоделируем конструкцию в SOFiPLUS и экспортируем в базу данных (CDB)

3. Экспортируем данные нагрузок в тестовую задачу

4. Импортируем модель в WinTube. Экспортируем модель в базу данных (CDB)

5. Откроем базу данных в SSD и добавим задачу расчёта нагрузок

  Теперь подробнее о каждой из стадий.

  Стадия 1. Создание нового проекта

  Важно предусмотреть, чтобы в модели ось Z оси координат была направлена вниз. Нужно это для того, чтобы модель нормально открылась в WinTube и нагрузка передалась корректно по координатам. Сделать это можно в SSD, где при назначении нового проекта выбрать систему 3D общего вида и направление собственного веса в положительном направлении оси Z (рис. 1).

Рис.1. Создание нового проекта

  Далее происходит обычная работа по созданию расчётной схемы в SOFiPLUS.

  Стадия 2. Моделирование расчетной схемы и нагрузок

Рис.2. Рекомендуемые нагрузки

  Создадим небольшую схему в SOFiPLUS и экспортируем модель в базу данных (рис. 3) . В этой схеме предусмотрим 3 варианта нагрузок: распределенную, линейную и точечную (узловую). Важный аспект всех действий - используем только свободные нагрузки (рис. 2)! Т.е. создаваемые нагружения не должны принадлежать элементам, иначе мы можем сбиться с нумерации при перегенерации модели. Не рекомендуется использовать нагрузки Объемные, т.к. они по умолчанию перегенерируются на элементы конструкций. Можно использовать плоскости распределения нагрузок (Load Distribution Area), но при условии работы с группами объектов, а не с их номерами.

Рис.3. Условная расчётная схема для примера

  Стадия 3. Экспорт нагрузок во внешний текстовый файл

  Многие из пользователей знают, что любая задача может быть представлена в текстовом виде скомпилированной задачи на языке CADiNP. Экспортировать данные можно различными способами, например, из SSD: меню SOFiSTiK -> Экспорт в DAT. В открывшемся окне достаточно выбрать нагрузки и нажать ОК. По умолчанию текстовый файл сохраняется в папку с моделью и аналогичным названием, только с суффиксом "_exp", хотя пользователь вправе поменять всё по своему желанию.

Рис.4. Экспорт нагрузок в текстовый файл

 Стадия 4. Импортируем модель в WinTube

 Открываем WinTube, а оттуда открываем модель из базы данных. Далее задаёте имена импортируемым группам, переназначаете материалы и сечения. В итоге получаете полную расчетную конечно-элементную модель без нагрузок (рис. 5). Далее предлагается Вам достроить модель в WinTube. Не рекомендуется менять имена группам импортируемых элементов. Модель можно не пересохранять, тогда будет использоваться одна база данных. В данном посте расскажу о дальнейшей работе с пересохраненным под новым именем файлом WinTube.

Рис.5. Расчётная модель в WinTube

  После завершения построения пользователь, как обычно, экспортирует модель в базу данных SOFiSTiK

  Стадия 5. Открытие модель в SSD и добавление задачи расчёта нагрузок

  Запускаем SSD и открываем проект из фала *.cdb, Созданного после экспорта модели из WinTube (используйте параметр "все файлы"). После загрузки проекта добавьте задачу "Текстовый ввод нагрузок" и скопируйте туда текс, полученный в результате экспорта нагрузок из проекта SOFiPLUS (рис.6).

Рис.6.  Добавление задачи "Ввод нагрузок"

  После анализа данной задачи Вы получите абсолютно аналогичные значения нагружений, что и в SOFiPLUS (рис. 7).

Рис.7. Итоговые нагрузки в проекте

  По данному процессу записан видеоролик с некоторыми неточностями (нет необходимости выбирать немецкие нормы (смотрите стадию 1)). А в остальном всё ОК.

Читаем дальше →