SCAD. Новая фишка. «Шаг раскрепления из плоскости!»
В сборках Скада за 2013г при создании групп в проверке сечений из металлопроката появилась новая строка «Шаг раскрепления из плоскости». На первый взгляд здорово! Но при внимательном рассмотрении впечатления резко изменились. Раньше все решалось коэффициентами расчетной длины, как в плоскости так и из плоскости.
Допустим простая задача:
Балка пролетом 6м раскреплена прогонами через 1,5м, замоделирована одним элементом 6м (прогоны в уме, в модели отсутствуют), тогда расч. длина балки в плоскости 1,0 из плоскости 0,25. Теперь с новой фишкой надо писать и расчетные длины, которые задаются в отношениях, и плюс шаг раскрепления, который надо пересчитать и вбить в метрах! В общем смысла в этом я не понял, а неудобства прибавилось. Причем игнорировать данный параметр не получится, т.к. теперь он участвует в формуле расчета на устойчивость вместо расчетной длины. А расчетная длина из плоскости похоже (не уверен) участвует только в проверке предельной гибкости.
При проверке колонн, «шаг раскрепления из плоскости» выглядит вообще нелепо, вместо него надо полагать нужно вбивать расчетную длину пересчитанную в метры?
Лучше бы как в Лире сделали. Есть расчетная длина которая может вводится либо коэффициентом, либо в метрах по выбору пользователя, вот это действительно удобно!
У кого какие соображения?
Просмотров: 5104
Функция раскрепления для расчёта прогибов в ПК ЛИРА 10
Согласно п. 4.2.2 СП 16.13330.2011 необходимо производить проверку металлических конструкций по прогибам и перемещениям. Требования к предельным значениям прогибов указаны в приложении Е СП 20.13330.2011, а также разделе 15 (п. 15.2.6, п. 15.8.6) СП 16.13330.2011. Перечень конструкций, для которых необходимо осуществлять проверку по прогибам, приведен в разделе Е.2.1 СП 20.13330.2011. На практике, при проектировании наиболее часто приходится сталкиваться с проверкой прогибов стальных прогонов и балок перекрытий и покрытий жилых, общественных зданий, промышленных этажерок, рабочих и обслуживающих площадок. Предельно допустимые прогибы для них указаны в п. 2, 3 таблицы Е.1 СП 20.13330.2011. При этом используются значения постоянных нагрузок и длительные нагрузки, или длительно действующая часть кратковременных нагрузок со своими коэффициентами сочетаний. Такой подход справедлив для конструкций, загруженных постоянными, полезными, снеговыми и другими нагрузками, имеющими длительно действующую часть.
Расчет прогиба реализован в ПК ЛИРА 10. В случаях, когда необходимо вести проверку металлических конструкций по прогибам пользователь иногда может столкнутся с чрезмерно большим процентом использования сечения по прогибам, это не всегда говорит о малом сечении конструктивного элемента. Такая ситуация часто может быть связана с тем, что к прогибам самого проверяемого элемента, например, балки прибавляется вертикальное перемещение опор этой балки, отсюда и возникают слишком большие прогибы.
Для того, чтобы избежать возникновения такой ошибки, в ПК ЛИРА 10 реализована функция задания раскрепления для расчёта прогибов. Раскрепления опор используется для того, чтобы из общего прогиба конструкции в составе расчётной схемы вычесть перемещения её опор. При отсутствии раскреплений принимается полное перемещение сечений конструктивного элемента в составе расчётной схемы. Необходимость задания раскреплений определяет пользователь. Следует обратить внимание, что в режиме подбора сечения конструктивного элемента принято, что величина его прогиба изменяется обратно пропорционально изгибной жёсткости ЕI рассматриваемого конструктивного элемента и не учитывает перемещение других элементов расчётной схемы. Если при наличии раскреплений это предположение справедливо, то при их отсутствии такой подход может привести к неправильному результату. Поэтому, в случае обоснованного отсутствия раскреплений окончательный расчёт сечений должен быть выполнен в режиме проверки.
Для сравнения можно рассмотреть балочное перекрытие на рисунке 1. На первый взгляд кажется, что такая раскладка балок является некорректной и приводит к геометрически изменяемой конструкции. Расчёт, однако, этого не показывает. Как видно, в конструктивном элементе 9, для которого задано раскрепление, проверка по прогибу проходит и составляет 60%, тогда как в 21 конструктивном элементе, где не заданы раскрепления процент использования составляет немыслимые 406%. Естественно, что, если пользователь будет осуществлять дальнейший подбор, будет наблюдаться значительный перерасход материалов.
Прогибы элемента в месте раскрепления в заданном направлении принимаются равными нулю, а расчет прогиба на участке между раскреплениями вычисляется относительно прямой, соединяющей раскрепления. Раскрепления задаются в местных осях стержневого элемента.
Раскрепления задаются с помощью пункта меню Конструирование, a Установить — раскрепления для прогибов. Также можно использовать кнопку «Установить раскрепление для прогибов» на панели инструментов.
После этого в меню установки раскреплений (рисунок 2) следует установить направление раскреплений и выбрать удобную для рассматриваемого случая политику назначения раскреплений. (Например, для балок перекрытия, расположенных в горизонтальной плоскости, местная ось Z1 которых направлена вверх, достаточно дать раскрепление по Z1). С помощью этого же меню можно удалить ненужные раскрепления.
Шаг раскрепления из плоскости в scad что это
О чем только не пишут здесь. © Благонамеренный блогер
Расчет стального (металлического) каркаса и пруткового прогона, SCAD
Расчет стального каркаса на примере совсем маленького здания. По сути размер не имеет значение. Принцип расчета в SCAD, что большого, что маленького каркаса не сильно отличается, если отличается вообще (принципиально).
В данном примере одно пролетное (8 метров) не отапливаемое здание. Шаг колонн 4 метра, длина 20 метров. Высота в минимальной точке 5,4 метра (будет проезжать грузовик).
Я всегда начинаю с такого эскиза. Передаю его в SCAD, затем копирую, добавляю и т.д.
Небольшое лирическое отступление: наткнулся еще на один сюрприз от создателей SCAD. Нам нужно скопировать узел, находящийся в центре прогона на отметку ноль. Чтобы сделать это, нам нужно знать на сколько его копировать вниз. Как узнать — посмотреть информацию об узле. Чтобы не записывать и не запоминать, можно попытаться скопировать значение. Его можно даже вставить в форму для копирования узла, подставить минус и ввести необходимое количество узлов-клонов. Но после применения функции выскочит ошибка. Почему? Потому что программист, создавший окно информации об узле, считал, что разделителем должна быть точка, а создавший окно копирования узла — запятая. И мы видим результат — они не смогли договорится. Возможно автор окна копирования был фанатом «лиры» или «засланным казачком» той же «лиры», почерк характерный.
Идея была сделать торцы открытыми, что бы сильно упростило конструкцию, но ее не поддержали. Из-за этого в торцах появится дополнительная промежуточная стойка и вообще рама в пролете измениться и станет так называемым несущим фахверком. Так гораздо лучше решается, нежели оставить прутковый прогон и пытаться сделать листовой шарнир, вертикальный и горизонтальный не несущей фахверк. К тому же передача ветра через листовой шарнир в цент пруткового прогона — не лучшая идея. Что угрожает зданию — снег и ветер. Снег — в конкретном случае 180 кг/м² полное расчетное значения. Рекомендации нормативной литературы говорят нам, что только при 30° и более возникают понижающие коэффициенты снеговой нагрузки, но уже 60° мы вправе не учитывать снег вовсе. Выбор уклона кровли за нами. Увеличение угла — увеличивает длину стойки и как бы не получилось так, что в погоне за нулевой снеговой нагрузкой мы получим стойку, вокруг которой обслуживающий персонал, рабочие, да кто угодно, смогут водить хороводы. Покрытие — проф лист. При устройстве такого типа кровли минимальный рекомендуем угол 10° или 20%, в противном случае необходимы будет выполнять герметизацию стыков. Ветер со всех сторон обдувает конструкцию, несмотря на то, что с одной стороны достаточно плотно стоят другие сооружения.
Зададимся по умолчанию профилями.
Прогоны. Возможно и обойтись без них, использовать деревянные балки. На пролет 4 метра достаточно 100×150(h) при шаге метр. Но возможно потребуется раскрепления из плоскости и, возможно, что не обойтись одной распоркой. Как показывает практика — раскреплять из плоскости нужно, иначе мы можем получить что-нибудь весом за 100 килограмм метр погонный или и того больше. Поэтому — прогоны, они же — распорки. Если класть прогоны с шагом 2 метра — это 10 швеллер (примерно), если 4 метра — 16 швеллер. Пять 10-х легче трех 16-х. Берем прогоны с шагом два метра в надежде, что при включении их в работу как распорок они также пропорционально увеличатся.
Горизонтальный фахверк. Ветровая нагрузка в нашем случае 38 кг/м². При пролете 4 метра давление от ветра на обшивку не более 100 кг/м². Это либо НС35 или С44 при трехпролетной схеме, с шагом 3 метра. Сам фахверк пожалуй что будет гнутым швеллером.
Стойки — квадратные трубы, при необходимости — прямоугольные. Не круглые только из-за конструирования узлов примыкания горизонтального фахверка.
Прутковый прогон — верхний пояс парный уголок или тавр, нижний пояс — уголок в непривычном для нас положении. Остальные элементы — прутки (как не странно)
Балка торцевая — швеллер, из-за крепления к нему обшивки, нормативная литература запрещает нам дырявить элементы замкнутого профиля из-за соображений стойкости к коррозии.
| внимание! вид начальной модели сильно отличается от конечной. |
Прикладываем нагрузки. Снег — нет проблем — шаг прогонов 2 метра, две грузовые площади 2 и 1 м², то есть 180 и 360 кг/м.п. С ветром — как и со SCAD’ом, как и со страной — все стабильно, стабильно отсутствует то, что нужно. В наших новых нормах (2011 год) нет ни слова о ветровой нагрузке на односкатные кровли, зато появились рекламные щиты. Я не ставлю под сомнение профессиональные качества создателей норм, наверное действительно односкатная кровля не популярна и уникальна. Нам бы продуть в трубе макет здания или смоделировали бы условия в ASYS. Здесь мы опустим, кто и как собрал нагрузку на кровлю.
Касательно приложения ветровой и снеговой нагрузки — после статьи об этом, я, как и полагается, сам на себе испытал метод объединения перемещений. Это чертовски утомительный процесс, плюс появляются непонятного рода ошибки, препятствующие расчету. Я потратил несколько часов в их поиске — безрезультатно. Переключился на АЖТ, но как представил объем предстоящей работы, переменил решение. И снег и ветер в этой схеме я буду задавать на фахверк и прогоны, высчитывая грузовые площади. Но это не значит, что способы с объединением перемещений и АЖТ ошибочны — они трудоемки и очень спасают в сложных ситуациях.
Почти всегда прикладываю ветровую нагрузку со всех сторон, кроме случаев откровенно симметричных зданий. Последнее случается крайне редко, поэтому по инерции задаю ветер со всех сторон и на симметричное здание.
Снег на прогоны — ничего необычного.
Условия примыкания. Колонны каркаса, включая и средние стойки в торцах жестко защемлены в фундаменте. Горизонтальный фахверк, прогоны, торцевые балки опираются шарнирно. Особое внимание нужно уделить прогону. По умолчанию все элементы прогона — пространственный стержень. В этом случае мы получим в элементах решетки не нужные моменты и сечения элементов буду увеличиваться. Нам этого не нужно. Варианты решения проблемы:
- назначаем элементы решетки стержнями пространственной фермы;
- к каждому элементу решетки добавляем шарнир с обеих сторон.
Эти мероприятия не исключают ввод шарниров в крайних элементах нижнего и верхнего поясов в местах стыка со стойками.
К первому запуску почти все готово. Последние приготовление:
Создаем динамические загружения:
список всех загружений
Добавляем комбинации:
Заполняем таблицу РСУ:
Заполняем данные для расчета на устойчивость:
После первого расчета направляемся в постпроцессор и проверяем сечения металла. Ниже приведены выдержки из постпроцессора:
- прогоны — коэффициент расчетной длины взять из условия крепления профлиста в каждой гофре.
- стойки — расчетная длина стоек в плоскости из условия жестко-шарнир, из плоскости стойка раскреплена фахверком, несмотря на то, что тот примыкает шарнирно.
- горизонтальный фахверк, балка над воротами и балка торцевого фахверка — расчетная длина что в плоскости, что из — одинакова.
Нарочно пропуская прутковый прогон, о нем отдельно. Информации о нем крайне мало, хотя очень интересный элемент и в таких объектах, как наш и массу других очень востребован, за счет малого веса. Решение в виде фермы или балки будет тяжелее в разы.
При расчете/проектировании пруткового прогона есть ряд конструктивных требований, например отношение пролета к высоте прогона 1/150 (к слову у фермы 1/100). Это уменьшает длины элементов решетки прогона, так как круглое сечение не очень эффективно работает на сжатие. Так же конструктивно оговаривается длина восходящего раскоса — 20% от пролета.
Верхний пояс сжат, для лучшей работы сжатого пояса используют тавровое сечение или сечение из парных уголков, обращенных полкой вниз. Пояс необходимо раскреплять из плоскости, так как его гибкость 120 в и из плоскости. Коэффициент расчетной длины 0,8. Нижний пояс пруткового прогона будет растянут, несмотря на это прутком не обойтись. Поэтому это уголок, повернутый обушком вверх. Максимальная гибкость 400, коэффициент расчетной длины так же 0,8.
Решетка — прутки. Максимальная гибкость 150, при коэффициенте расчетной длины 0,8.
Все требования выше обязательны к исполнению, так как действительно делают прутковый прогон эффективным элементом. При создании схемы я пренебрёг требованиями, поэтому переделывал схему, а именно — прогон.
После того, как все элементы внесены в адский лототрон постпроцессора, запускаем его. Получаем два цвета — красный и зеленый. SCAD не говорит, что все должно быть красно или все должно быть зеленое. В одной из статей (вводных в руководство пользователя или просто в очередной брошюре) было написано нечто, что можно только трактовать как — «все на твоей совести», или «мы не причем». Примерно тоже, что пишут в бесплатных или «кустарных» программах — «как есть», тем самым снимают с себя ответственность. Но это бесплатные программы, а это Россия. Продолжаем — рассматриваем каждый элемент, стараемся сделать его оптимальным. Но сначала еще один вопрос к разработчикам.
Форма создания элемента в постпроцессоре недавно (не могу точно знать) была усовершенствована функционально — появилась возможность задавать шаг раскрепления (слово «раскрепление» отсутствует в словаре) из плоскости. Сколько я не пытался экспериментировать с этой функцией — мне не удалось открыть ее потенциал. Ранее — распорка посередине элемента — коэффициент расчетной длины 0,5. На примере нашего прогона я задавал для верхнего пояса коэффициент расчетной длины 1, при шаге раскрепления из плоскости 4 метра — ничего не произошло. Это отличное дополнение к таким функциям этой формы, как гибкость балкам!
Начнем с фахверка — его сечение вряд ли в дальнейшем будет зависеть от жесткостей (это слово забыли записать в словарь тоже) других элементов. Заранее представляя узлы крепления фахверка к стойкам, расположение фахверка (в плоскости стоек или нет), решил использовать гнутый швеллер. Дал постпроцессор 120х60х5. Найдем на схеме самый худший и передадим РСУ в «Кристалл». В «Кристалл» в функции «Сопротивление сечения» моделируем условия для фахверка. Такие же как и постпроцессоре. Во вкладке «усилия» загружаем файл с усилиями. На этой же вкладке есть функция «изменить силовую плоскость». Это значит перевернуть профиль. В схеме как раз таки швеллер развернут, то есть не буквой «С», а «корыто». Это сделано для того, чтобы он лучше работал на нагрузку от ветра. Можно поэкспериментировать, поменять плоскости и ничего не изменится, ибо он подобран по гибкости. «Кристалл» не удовлетворяет сечение от постпроцессора. Он предлагает увеличить сечение и я бы рекомендовал его послушаться. Не потому что он считает правильно, а потому что именно он лицензирован, то есть кто-то проверил — действительно ли «Кристалл» считает по формулам СП, был приятно удивлен и дал лицензию (в отличии от постпроцессора SCAD, если я не ошибаюсь).
Далее — прогон.
Верхний пояс. Как и писалось выше, это либо парные уголки, либо тавр. С точки зрения изготовления тавр выгодней — проще варить к нему и не нужны дополнительные соединительные элементы (сухари). В нашем сортаменте присутствуют тавры, но что нам на это говори SCAD
Скоро тебе читатель надоест обращать на это внимание и ты примешь его (SCAD) как есть. Ищем выход. А не задать ли нам профиль через параметрическое сечение? Задаем половинку 10Б1 двутавра.
Думаю комментировать не нужно, еще одна шутка. Но наш долг дойти до правды. Идем дальше. Пробегаемся по всем вариантам и обнаруживаем «произвольное сечение» а в нем возможность загружать сечение из файла с расширением .sec. Это «конструктор сечения». Открываем. Я минут 10 рассматривал 11 активных кнопок на панели, почти по минуте каждую. После детального изучения понял, что создать сечение, которое нас устраивает можно только вызвав программу «консул» (кто это придумывает?). Программа «консул» — луч света. Все понятно — минута и мы получили нужно сечение. Скорее сохранять и проверять, что выйдет. Ай, нет!. «консул» сохраняет сечение в файл .cns или .con, а их не открывает SCAD. Изучаем внимательно панель «консула». Находим кнопку «поиск эквивалентного сечения». Открывается программа «сезам» (посмотреть бы на креативную группу). И вот в этом «сезаме» мы может подобрать эквивалент и предать в «конструктор сечений», а затем применить в SCAD. SCAD работает с сечение полученным путем связки «конструктор сечений»-«консул»-«сезам»-«конструктор сечений» (немного запутан, но не более чем обычно), но подбирать не может. Поэтому каждый раз придется пробегать по этой цепочке, пока не пройдет профиль. Я пытался предсказать габариты тавра: взял пояс из парных уголков, получил сечение и его характеристики, перебил их в «сезам» и попытался подобрать эквивалентное сечение — тавр с поясом толщиной 16 мм и стенкой 14:). На самом деле проходит половинка 30Б2. Проверить в «кристалле» мы не сможем — он с таврами не работает (солидарен со SCAD. это положительный момент, потому что если они смогли хоть в чем-то договориться, то не все потеряно). С верхним поясом покончено. Если вы не хотите проходить этот путь, используйте парные уголки, швеллера, да что угодно. И еще об одной шутке от создателей «консул» — ввод габаритов сечения в МЕТРАХ. Теперь к привычным, металл — миллиметры, железобетон — сантиметры, добавляется консул — метры. Конечно можно зайти в настройки изменить единицы, но зачем портить.
Нижний пояс — вообще нет проблем, если только вы не захотите рассчитать прогон в плоской шарнирно-стержневой системе. С такой ориентацией осей расчет невозможен. (спасибо, что предупредили, жаль, что не сразу)
С решеткой то же, что и с поясом. В «кристалле» есть сортамент арматуры, в SCAD — нет. Пройдет не одно обновление пока они договорятся о сотрудничестве (интересно, а база данных сечений в «кристалл» и SCAD разные?). Через параметрическое увы. Поэтому либо «конструктор сечений»-«консул»-«сезам»-«конструктор сечений», либо маленький прокат (есть трубы диаметром 16, 22, 25, 28 и т.д.).
Прогоны — как мы предполагали — десятого швеллера не вышло. Более того, так как прогоны они же распорки, лучше перейти не гнутый равнополочный швеллер. У меня получился 200х100х6 и «кристалл» оказался того же мнения.
Балка над воротами — она не только воспринимает ветер но и вес шторных ворот. Получилось тоже сечение, что и у прогона — 200х100х6
Стойки. Нарочно оставил из на потом и вот почему. Крепление прогона к стойкам шарнирное, поэтому перемещения будут не маленькими и напрямую будут зависеть от жесткости и верхнего пояса и стойки. Я решил сыграть стойкой. Проходит стойка с сечением в плоскости рамы 200 мм, но при перемещениях около 9 сантиметров от нормативных нагрузок. Это очень не мало, это более 1/100. Чтобы снизить перемещения до 1/200 понадобилось развить сечение до 300 мм. Квадратную/прямоугольную трубу такого сечения найти крайне трудно да и вес у нее будет приличный. Поэтому это два швеллера. В постпроцессоре это два 16, «кристалл» снова вторит.
Ну вот закончился расчет маленького стального каркаса, а сколько незабываемых минут он подарил нам в компании искрометного юмора программистов и создателей SCAD и смежных программ.
Шаг раскрепления из плоскости в scad что это
Задание на проектирование, с которого всё началось. Естественно следующим шагом было создание прототипа рамы в атокаде, хотя в данном случае легко можно было построить плоскую раму в SCAD по координатам. Передаем чертеж в SCAD. Если (зачастую) рама появилась с SCAD не в том положении (как правило она там появляется лежа), то при помощи «Геометрические преобразования» на вкладке «Схема» её, легко повернуть на 90 градусов(вокруг Х). Работаем с плоской рамой:
1. Задаем условия примыкания — жесткое защемление в фундаменте
2. Задаем типы элементов для фермы.
3. Задаем шарниры в местах примыкания фермы к колоннам.
4. Задаем типы жесткости.
Теперь можно копировать полученную плоскую раму. Не забываем про торцевой фахверк, то есть шаг рамы у торца на 500 мм меньше (ну или кто как привык).
Продолжаем собирать объемную схему: добавляем прогоны и торцевой фахверк. Последние легко создать скопировав узлы на 500 мм и соединив из стержнями. Есть внутри здания технологическая площадка. Самый простой способ её создания — нарисовать в автокаде. Но у меня автокад лт без функции трехмерного черчения, поэтому я строил ее по координатам.
Механическая работа по заданию нагрузок здесь будет пропущена, но она достаточно подробно была описана до этого здесь и здесь. Загружение стандартные: собственный вес, технологические нагрузки, нагрузки от оборудования, ветер и снег. После ввода нагрузок создаем РСУ (появятся ниже в этом сообщении) и комбинации загружений для получения нагрузок на фундаменты. Ели есть уверенность в необходимости связевого блока, то вводим его до первого расчета (я так и сделал), если нет, то вводим его после первого расчета после анализа деформаций схемы. Перейдем к постпроцессору. Рассматривать мы будем исключительно фермы. Прогоны, фахверк, связи — расчетная длина 1. Колонны в плоскости — расчётная длина 2, из плоскости 1.
Рассмотрим фермы. Предлагаю взглянуть на рисунок от руки. Здесь я пытался наглядно изобразить в какой «рабочем» положении находится наша ферма. Синие галочки — это прогоны и в данном случае я хочу сделать жесткий узел. Оранжевая галочка — это распорки. Зеленым я обозначил элементы между точками раскрепления из плоскости. Вот согласно этому рисунку я и задавал данные в постпроцессор.
Это очень простое здание, но если информации данного сообщения недостаточно, то нечто очень похожее было подробно описано здесь. Далее самое интересно — вариантное проектирование фундаментов.
Прежде чем углубиться в один из вариантов необходимо проанализировать геологию, технологию и генеральный план. Это необходимо для понимания границы фундамента, будь-то плита или будь-то ростверк. Перейдем от абстракции к конкретике — мы имеем схему расположения здания с нанесёнными на нее скважинами. Так же мы имеем геологические колонки и добавим ко всему этому план первого этажа с подпольным хозяйством и схему генерального плана с угловыми отметками и нулем. Начнем с плана первого этажа. Есть ли то, что может оказать влияние на наши фундаменты. Да и это обведено в красным. Это приямок и это подпольный канал. Скорее всего это не сможет повлиять на расположение ростверка, разве что приямок рядом с осью «4» возможно налезет на миллиметры на фундамент, но это всегда возможно скорректировать. А вот что касается фундаментной плиты — здесь каналы создают больше проблем. Напрашиваются два варианта — прорезать каналы в плите или сделать их с плитой общим целым; или опустить плиту на глубину канала. Второй вариант проще, но у нас есть фундаменты под котлы на отметке +0,150 и под них поднимать фундаменты с отметки -0,750 вместо с -0,350 не лучший вариант (хотя возможен вариант уплотненной подсыпки под все полы в котельной). И так, надеюсь что мы ничего не забыли, но мы забыли. Очень важный момент — глубину промерзания и лучше о ней вспомнить.
Давайте посчитаем ведь это проще, чем искать оправдание, когда зададут вопрос. Для нашего славного региона Воронежа (как я хочу, чтобы это было другой регион) сумма средних отрицательных температур зимних месяцев равно 19,9 (СП 131.13330.2012), а значение d0 принято согласно грунту обратной засыпки (пески крупные или средней крупности СП 22.13330.2011) 0,3, и коэффициент, учитывающий влияние теплового режима 0,8 (внутри помещения +5 и бетонные полы по грунту).
В результате глубина промерзания 1,064 метра. Уже исходя из всех вышеописанных условий выберем отметку низа свай и верха фундаментной плиты (планировочная отметка на 0,150 м ниже нуля).Плита — мы не должны подниматься выше отметки -1,250 или абсолютной 119,75. Что касается свай, то здесь не просто и это благодаря нашей нормативной литературе. Есть пункт 8.14 СП из которого можно сделать вывод о заглублении на один метр в несущий слой, но также есть примечание на стр. 22 к пункту 7.2.7 того же СП в котором минимальная глубина погружения 2 метра в тот же несущий слой. Посмотрим на колонки. В случае заглубления на 2 метра мы получим: в непосредственной близости, то есть на расстоянии метра от нижнего конца сваи, слабый слой. А чтобы этот метр сохранялся для каждого фундамента нам придется иметь везде разную отметку низа свай из-за неровного рельефа. Не смотря на то, что это не 17-ти этажный жилой дом я вижу выход в заглублении на два метра и одну отметку низа для всех свай. Многие поклонники старой мощной школы читали примечание и лучше начать проектирование исходя из его требования, потом всегда можно отнять этот метр из экономических соображений. Тем более при таких небольших нагрузках и не менее 3-х свай в ростверке (из-за моментов в обоих направлениях) возможно нагрузка по кровле слабого слоя не будет большей нежели несущая способность последнего. Красная линия — низ свай, синяя — верх фундаментной плиты (главное, что не низ). Весь насыпной грунт придется выбрать и засыпать песком средней крупности весом 1,65 г/см3 с Е=25 МПа и это требование заказчика. Из скважины 8 в версии с фундаментной плитой, где планируется установить фундамент под дымовую трубу, будет также выбран весь не несущий грунт и заменен тем же песком. Сам фундамент под трубу будет столбчатым на искусственном основания, скорее всего придется посмотреть так же вариант столбчатого фундамента на естественном основании с высоким подколонником.
Продолжим с фундаментной плитой. Создадим вторую расчетную схему для фундаментной плиты. Так как мы опускаемся на глубину промерзания нам необходимо всего лишь вырезать дырку под приямок по оси «4». Переходим к конструированию в восемь шагов!
Первый шаг — создаем четыре точки по краям плиты, чтобы получился прямоугольны контур.
Примем размер подколонника в плане 900х900 мм для рядовой колонны и 1200х900 мм для торцевых. Вылет плиты необходимо предусматривать исходя из ее толщины. Для первого расчета зададимся толщиной плиты 400 мм и соответственно вылетом, равным её толщине. Получается нам необходимо вдоль буквенных (по схеме) осей отступить 850 мм, а вдоль цифровых осей в торцах 750 мм. Если быть точным, то мы в схеме (1) «вводим узлы на расстоянии от отмеченных» (2), пока их не будет достаточно для создания контура, и получаем схему (3). Переходим к (4) через «схема — генерация сетки. — задания контура». Признак окончания задания контура — двойной щелчок. Затем «генерация треугольной сетки. » и задаем шаг и ставим галочку, чтобы треугольных элементов в этой треугольной сетки было как можно меньше. Здесь же можно сразу задать и жесткость еще не созданным элементам. Между (4) и (5) могут спросить, и не важно что спросят — соглашайтесь. Если все правильно сделали, то мы получили схему с заданным шагом и с дополнительной разбивкой элементов в местах стоек и других элементов (если таковые имеются). Это самый простоя и быстрый способ создания фундаментной плиты на мой взгляд. Включили режим презентационной графики (6) — все хорошо, осталось вернуть плиту на свою отметку. Есть несколько вариантов, например, вы решили что отметка низа металлических колонн будет равна отметки верха плиты. Для этого можно провести операцию с переносом узлов — выделить все узлы и перенести их на необходимую величину. Ну а если вы хотите, например, спроектировать еще и бетонные подколонники, то ваш вариант следующий — копирование фрагмента схему. Выделяете все элементы плиты и переходите на вкладку «схема — копирование фрагмента схемы». Выбираете шаг и количество шагов и нажимаете «ок». Теперь у нас две плиты и одна из них, возможно, больше не нужна. Для того чтобы безболезненно удалить его, достаточно после нажатия на «ок» перейти на вкладку «узлы и элементы — узлы», отыскать кнопку «удаление узлов» и нажать «ок». Это возможно, потому что выделение с элементов после применения копирования не снимается. Возможно, если у вас включен, например, фильтр «удалить линии невидимого контура» (его часто включают для лучшего понимания схемы), то выделение элементов видно не будет, несмотря на то, что они фактически выделены. Другими словами, любое действие после применения «копирования фрагмента схемы» будет применено к элементам-оригиналам. (8) Наглядно демонстрирует результат последнего действия. Далее вводим элементы — подколонники, в данной схеме это стержни. Теперь, чтобы быстро выделить все стержни, которым жесткость не задана вовсе, можно прибегнуть к хитрости. На первой же вкладке «управление» кнопка «экспресс анализ схемы». В окне достаточно выбрать пункт «не заданы жесткостные характеристики элементов» и далее появиться возможность все их разом выделить.
Метод этот, я повторюсь, хорош в том случае, когда элементам не задали жесткости вовсе. После того, как все элементы используемые нами в качестве подколонников, выделены зададим им жесткости. Естественно, после того, как мы задали жесткость, одну на всех, мы поняли, что это была не лучшая идея и лучше бы для стоек задать один габарит, для рядовых колонн другой, а для торцевых — третий. Как теперь выделить все эти элементы не крутя схему и не тыкая в каждый? Правильно — на панели фильтров есть «спектр жесткостных характеристик». В окне этого «спектра» мы можем оставить галочки только на тех жесткостях, что нам интересны и нажать кнопку «фрагментировать». Теперь все элементы перед нами и мы можем спокойно задать нужные нам жесткости для каждого. После всех этих манипуляций мы должны получить расчетную схему максимально близкую к реальной. Основная работа по созданию расчетной схемы фундаментной плиты окончена. Небольшой штрих — добавить нагрузки: собственный вес железобетонных элементов, собственный вес грунта, собственный вес пола, технологическая нагрузка на полы первого этажа и вес оборудования.
Далее борьба переходит в другой уровень — мы переходим к «КРОСС». Не первый раз я пишу о том, как работать в «КРОСС» и как работать в связке со SCAD. Например есть материал здесь, здесь и даже здесь. Но сегодня я собираюсь превзойти по подробности и наглядности изложения решения проблемы именно в этой статье. Не будем оттягивать торжественный момент — приступим немедленно! Все данные у нас для расчета в «КРОСС» есть за исключение равномерно распределенной нагрузки на плиту — именно она на понадобиться для первого расчета. Для этого проверим наши связи в узлах, уверен они у нас остались еще от старой модели. Убираем их все и задаем пару жестких связей на плите и нажимаем на расчет. Можно ждать окончания расчета, можно нажать на паузу когда увидите эту таблицу. Она нас и интересует, точнее нас интересуют все постоянные и временные вертикальные нагрузки на плиту. Я вычеркнул те загружения, которые нам не интересны (это ветер) и выделил все вертикальные нагрузки, которые необходимо суммировать. Полученное число необходимо разделить на площадь фундаментной плиты.
Узнать её можно, измерив расстояние между узлами, или попытаться воспользоваться функцией «площадь полигона» на вкладке «управление». Разделим одно число на другое так, чтобы получить т/м². Выделяем все элементы плиты и на вкладке «назначение» щелкаем на кнопке, похожей на ярлык «КРОСС». Через некоторое время появится сам «КРОСС» и первое с чего мы начнем — зададим отметку подошвы и распределенную нагрузку, нажав на кнопке «нагрузка»(1) на единственной панели «КРОСС». Затем переходим к геологии. Расставляем скважины, используя кнопку «создать скважину»(2). Я нарочно не добавил скважину под трубу, мне показалось, что эта информация
для «КРОСС» будет лишней. После расстановки находим кнопку «параметры скважины»(3). В появившемся окне нам предлагают изменить параметры любой из скважин. Но на пока и менять нечего, кроме их номеров. Поэтому в этом окне отыскиваем кнопку «грунты»(4) и заполняем таблицу. Как-только у нас заканчиваются грунты нажимаем «применить» и возвращаемся в окно «параметров скважины»(5). Тут есть важный момент — нельзя закрывать его после ввода грунтов, иначе последние пропадут бесследно. Поэтому сразу же заполняем скважины. Выделяем грунт, нажимаем на логотип ситроена и задаем отметку. Всегда в «КРОСС» задавайте абсолютные отметки — это очень удобно. Когда все скважины заполнены можно закрывать это окно при помощи кнопки «применить» и полюбоваться геологией в 3Д. Для этого отыскиваем кнопку «Объемное отображение»(6). Там есть целая панель в несколько кнопок для предания вашей геологии презентабельного вида. Ну как, впечатляет? Последние шаги — нажимаем кнопку «расчет»(7), затем сохраняем данные(8), отправляем их в SCAD(9) и закрываем «КРОСС»(10).
SCAD встречает нас табличкой. Задаем необходимое нам количество коэффициентов и нажимаем «ок». Если щелкнуть на панели фильтров правой кнопкой, то появится окно настройки фильтров. Выбрать вкладку «Типы жесткости», поставить галочку «Цветовое отображение», выбрать «С1» и затем нажать на кнопку «активация фильтра». Мы увидим потрясающую картину распределения коэффициентов С1 по площади плиты — завораживающее зрелище. Еще несколько моментов и переходим очередному расчету. Во-первых необходимо убрать жесткие связи. Во-вторых — задать 51 элементы в каждом узле фундаментной плиты. 51 элемент прячется на вкладке «узлы и элементы», находим «специальные элементы» и нажимаем на кнопку «ввод связей конечной жесткости».
Задаем единички во всех направлениях и применяем ко всем узлам.
Должно получиться не менее завораживающее зрелище. Можно считать и анализировать, но мы пойдем дальше, ко второму расчету с учетом «реакций грунта в качестве давления на грунт под плитой фундамента». Для этого возвращаемся к расчетной схеме, выделяем все элементы плиты и снова нажимаем на значок в виде ярлыка «КРОСС». Появляется окно с предложением — мы не можем не согласиться. При нашем согласии появляется еще одно окно для выбора конкретного загружения или комбинации загружений. Какую комбинацию выбрать? Конечно каждая комбинация уникальна и привносит свои особенности в работу плиты. Я руководствовался «креном». Перед тем, как приступить ко второму расчету, я при проанализировал крен. Самый большой оказался у первой комбинации — её и решил использовать в дальнейшем.
Двигаемся дальше. Что нам рекомендует руководство «КРОСС»?
А оно рекомендует следующее:
1. Выбор между новой и существующей площадки. Мы, естественно выбираем новую, недаром же мы вводили грунты.
2. Выбираем и открываем соответствующий файл.
3. Затем нажимаем на «Настройки» и выбираем пункт «Нагрузки полученные из SCAD»
4. Затем нажимаем кнопку «нагрузки» и делаем нашу равномерно распределенную нагрузку равную нулю. Она же нам больше не нужна, ведь мы передали нагрузки из самого SCAD.
5. Нажимаем расчет и получаем окно с ошибкой. Ну это уже не в руководстве написано, у меня так получилось.
Если у вас получается также, как у меня, то предлагаю иллюстрированное решение проблемы в два этапа. Итак, первый этап:
1. Открываем «КРОСС» и находим там наш файл.
2. Пере сохраняем его под другим именем.
3. Прежде чем удалить плиту убедитесь, что равномерно распределенная нагрузка равна нулю. Если нет — задайте ноль и примените. Затем нажимаем на кнопку «удалить» и щёлкаем внутри контура плиты.
4. Заливка контура плиты становиться белой — это означает что мы ее удалил.
5. Сохраняем файл.
Далее, я полагаю, всё и так понятно. Необходимо повторить всё то, что делали до этого, но выбирая для работы новый, чистый, файл.
Второй этап:
1. Открываем существующую площадку.
2. Выбираем «чистый» файл.
3. Третий этап самый сложный — необходимо чтобы контуры нашей плиты максимально совпали с контурами удаленной. Если вы точно наложите их друг на друга, то они (контуры) станут белого цвета.
4. Выбираем «Настройки» и «Нагрузки полученные из SCAD»
5. Видим как изменилась плита
6. Проверяем, на всякий случай
7. Убеждаемся
8. Рассчитываем
9. Сохраняем
10. Передаем данные в SCAD
11. Закрываем
Это точно должно сработать. Далее анализируем и проверяем крен, армирование, осадку, давление грунта под подошвой.
Как и ожидалось плита толщиной 400 мм проходит при данных нагрузках на песчаной подушке с модулем 25МПа (еще бы). Вот только мы забыли отверстие под приямок в плите. Но я проверил — всё нормально. Чтобы проанализировать полученное армирование необходимо РСУ и группа элементов плиты. Для того, чтобы в модуле «Бетон» в SCAD задать расчет, необходимо ввести номера элементов. Уверен, что мало кто помнит из наизусть. Поэтому самый простой способ — это зайти в документирование, выбрать что-то типа «Усилия и напряжения», выбрать необходимую группу и скопировать список элементов из окошка ниже. Затем закрыть документирование и вернуться к модулю «Бетон».
Здесь больше нет ничего интересного, поэтому мы переходим к ФОКу.
ФОК тоже программа специфическая, поэтому рекомендую начинать работу исключительно над одним фундаментом и только потом расставлять остальные оси и добавлять остальные фундаменты. Так и поступим. Я решил начать с фундамента под дымовую трубу. Таких фундамента будет два — на естественном основании (на подушке то есть) и на сваях. Сейчас сделаем всё, что касается свай и только потом, в конце, вернемся к фундаменту не подушке. Пойдем по порядку по таблицам первого фундамента.
Выбираем типа свайного фундамента.
Выбираем бетон и арматуру, остальные таблицы заполняются автоматически.
Здесь нас ждут сюрпризы. Во-первых, при вводе данных необходимо чтобы все строки были заполнены. Другими словами, если не знаешь что писать в графу или туда писать нечего, ставь ноль. В противном случае данные не будут сохраняться. Во-вторых, и это касается именно нашего настоящего конкретного случая, отметки. Нас просят ввести среди прочих относительных (что очень неудобно) отметок, отметку природного рельефа. В настоящем случае она, отметка природного рельефа, ниже отметки планировки. Но ФОК так не работает. Если задать отметку рельефа ниже отметки планировки — будет появляться ошибка в расчете.
Размеры подколонника и колоны.
Ограничения
Сведения о сваях. В первой таблице нули означают, что ФОК сам(!) посчитает.
Теперь можно считать. Я задал еще несколько вариантов этого фундамента. На схеме можно скопировать фундамент на соседнюю ось и потом редактировать данные. Так вот я сделал это еще три раза и изменил длину свай на 9 метров при диаметрах 400, 600 и 800. Вот что получилось:
То что получился адекватный результат — это уже хорошо, потому что, например, программа «Фундаменты» от «Стройэкспертизы» настаивала на трех сваях диаметром 400 мм при длине 6 метров. Теперь когда мы имеем точно «работающий» фундамент, задаем остальные оси и расставляем остальные фундаменты.
В пункте «Редактир. исх. данн.» есть кнопочка «Копирование данных таблиц» — ей можно воспользоваться, если данные почему-то при создании фундамента-аналога не с копировались. Затем править каждый фундамент — нагрузки, размеры подколонников. Когда все корректировки внесены и произведен последний расчет, переходим в пункт меню «Проектирование», нажимаем на кнопку «Подготовка чертежей». После того, как мы найдем подготовленные ФОКом чертежи, можно садиться за их приведение в надлежащий вид.
Самое время вернутся к фундаменту на песчаной подушке.
Все те же таблицы, все те же специфические места при вводе данных. Единственный момент в ограничениях. Согласно СП «Сооружение промышленных предприятий» при расчете фундаментов под дымовые трубы эпюра давления должна быть треугольной (то есть без отрыва), а желательно, чтобы это было соотношение минимального давления к максимальному не менее 0,25. То есть проектируем фундамент с 25% запасом.