2020-08-05
193
В качестве проверяемого участка выбран максимально загруженный участок галереи №1 длинной 770 мм в осях 4-5.
В табл. 2.1 представлены параметры расчета и единицы измерения, принятые в обеих задачах.
Табл.2.1 Параметры расчета и единицы измерения
| Управление | ||
| Тип | Наименование | Данные |
| 1 | Шифр задачи | |
| 2 | Признак системы | 2 |
| 33 | Параметры расчета | Метод оптимизации матрицы жесткости: автоматический выбор метода оптимизации Метод решения системы уравнений: мультифронтальный метод Точность разложения матрицы: 1e-012 Точность решения собственной проблемы: 1e-004 Контроль решения: да Точность контроля решения системы уравнений: 1e-010 Учет равномерно-распред. нагрузок на жестких вставках: да |
| 33 | Единицы измерения | Линейные единицы измерения: м Единицы измерения размеров сечения: см Единицы измерения сил: T Единицы измерения температуры: C |
Общие данные
Расчет выполнен с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD. Комплекс реализует конечно-элементное моделирование статических и динамических расчетных схем, проверку устойчивости, выбор невыгодных сочетаний усилий, подбор арматуры железобетонных конструкций, проверку несущей способности стальных конструкций. В представленной ниже пояснительной записке описаны лишь фактически использованные при расчетах названного объекта возможности комплекса SCAD.
Краткая характеристика методики расчета
В основу расчета положен метод конечных элементов с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы. В связи с этим идеализация конструкции выполнена в форме, приспособленной к использованию этого
метода, а именно: система представлена в виде набора тел стандартного типа (стержней, пластин, оболочек и т.д.), называемых конечными элементами и присоединенных к узлам.
Тип конечного элемента определяется его геометрической формой, правилами, определяющими зависимость между перемещениями узлов конечного элемента и узлов системы, физическим законом, определяющим зависимость между внутренними усилиями и внутренними перемещениями, и набором параметров (жесткостей), входящих в описание этого закона и др.
Узел в расчетной схеме метода перемещений представляется в виде абсолютно жесткого тела исчезающе малых размеров. Положение узла в пространстве при деформациях системы определяется координатами центра и углами поворота трех осей, жестко связанных с узлом. Узел представлен как объект, обладающий шестью степенями свободы - тремя линейными смещениями и тремя углами поворота.
Все узлы и элементы расчетной схемы нумеруются. Номера, присвоенные им, следует трактовать только, как имена, которые позволяют делать необходимые ссылки.
Основная система метода перемещений выбирается путем наложения в каждом узле всех связей, запрещающих любые узловые перемещения. Условия равенства нулю усилий в этих связях представляют собой разрешающие уравнения равновесия, а смещения указанных связей - основные неизвестные метода перемещений.
В общем случае в пространственных конструкциях в узле могут присутствовать все шесть перемещений:
1 - линейное перемещение вдоль оси X;
2 - линейное перемещение вдоль оси Y;
3 - линейное перемещение вдоль оси Z;
4 - угол поворота с вектором вдоль оси X (поворот вокруг оси X);
5 - угол поворота с вектором вдоль оси Y (поворот вокруг оси Y);
6 - угол поворота с вектором вдоль оси Z (поворот вокруг оси Z).
Нумерация перемещений в узле (степеней свободы), представленная выше, используется далее всюду без специальных оговорок, а также используются соответственно
обозначения X, Y, Z, UX, UY и UZ для обозначения величин соответствующих линейных перемещений и углов поворота.
В соответствии с идеологией метода конечных элементов, истинная форма поля перемещений внутри элемента (за исключением элементов стержневого типа) приближенно представлена различными упрощенными зависимостями. При этом погрешность в определении напряжений и деформаций имеет порядок (h/L)k, где h — максимальный шаг сетки; L — характерный размер области. Скорость уменьшения ошибки приближенного результата (скорость сходимости) определяется показателем степени k, который имеет разное значение для перемещений и различных компонент внутренних усилий (напряжений).
Расчетная схема
Системы координат
Для задания данных о расчетной схеме могут быть использованы различные системы координат, которые в дальнейшем преобразуются в декартовы. В дальнейшем для описания расчетной схемы используются следующие декартовы системы координат:
1. Глобальная правосторонняя система координат XYZ, связанная с расчетной схемой;
2. Локальные правосторонние системы координат, связанные с каждым конечным элементом.
Тип схемы
Расчетная схема определена как система с признаком 2. Это означает, что рассматривается плоская рамная система расположена в плоскости XOZ и основные неизвестные представлены линейными перемещениями узловых точек вдоль осей X и Z, а также их поворотами вокруг оси Y.
Количественные характеристики расчетной схемы
Расчетная схема характеризуется следующими параметрами:
Количество узлов — 24
Количество конечных элементов — 28
Общее количество неизвестных перемещений и поворотов — 57
Количество загружений — 3
Количество комбинаций загружений — 1Выбранный режим статического расчета
Статический расчет системы выполнен в линейной постановке.
В качестве расчетной модели галереи принята стержневая модель на основании размеров сборного элемента галереи, шириной 770 мм.
Общий вид расчётных моделей см. рис. 2.1-2.2.
Рис.2.1. Общий вид расчётной модели
Рис.2.2. Общий вид расчётной модели
Рис.2.3. Сборный элемент галереи
Рис.2.4. Расчетная схема
Тип конечного элемента, сечение и марка стали для каждой группы элементов расчётной модели представлен в табл. 2.2.
Табл. 4.2 Характеристики элементов расчётной модели
| Название элемента | Тип конечного элемента | Сечение, мм | Марка бетона/стали |
| Верхняя полка сечения галереи (перекрытие) | 10 (унив. пространств. стержень) | 770х350 | Бетон В7,5 |
| Нижняя полка сечения галереи (фундаментная часть) | 10 (унив. пространств. стержень) | 770х300 | Бетон В7,5 |
| Стены галереи | 10 (унив. пространств. стержень) | 770х200 | Бетон В35 |
2.2. Граничные условия
Граничные условия заданы следующим образом. Основание галереи жестко закреплено по перемещения в направлении оси Z, в крайнем узле задана дополнительная связь по направлению оси X,
2.3. Нагрузки и воздействия
Нагрузки и воздействия на здание определены согласно СП 20 13330 2011 «СНиП 2.01.07 - 85 «Нагрузки и воздействия. Общие положения». В расчётном комплексе SCAD прикладываются полные расчётные нагрузки. С помощью комбинации загружений и модуля РСУ учитывается система коэффициентов для расчета по I и II группам ПС. Значения принятых нагрузок и коэффициентов представлены в табл. 4.3. Сбор нагрузок приведен в Приложении 2.
Табл. 4.3. Нагрузки и воздействия
| Тип нагрузки | Pn | γf | P | Кдлит | К1 |
| Постоянные: | |||||
| · Собственный вес | SCAD* | 1,05 | SCAD* | - | 1 |
| · давление грунта на стены галереи** | Согласно сбору нагрузок | 1,3 | Согласно сбору нагрузок | - | 1 |
| Временные: - длительного действия: | |||||
| · с.в. складируемого материала - песка | 20,485 | 1,3 | 26,631 | - | 0,95 |
| Временные: - кратковременные: | |||||
| · Вес бульдозера | 4,87 | 1,2 | 5,84 | 0,35 | 0,9 |
примечание: SCAD* - нагрузка определяется программным комплексом автоматически;
** - значение давления грунта на стены подвала определено для грунта обратной засыпки (песка средней крупности с уплотнением до К = 0,95, φI=330, cI=0).
где: Pn – нормативное значение нагрузки, кгс/м2 (кроме оговоренных);
γf – коэффициент надежности по нагрузке;
P – расчетное значение нагрузки, кгс/м2 (кроме оговоренных);
Кдлит – коэффициент перехода от полных значений кратковременной нагрузки к пониженным значениям временной нагрузки длительного действия (доля длительности);
К1 – коэффициенты для комбинации #1, определяющие расчетные значения нагрузок с учетом понижающих коэффициентов сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок (для расчётов по I группе ПС);
2.4. Комбинации нагрузок и расчетные сочетания
Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям первой и второй групп выполнен с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий.
Эти сочетания установлены из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции или основания.
В зависимости от учитываемого состава нагрузок согласно СП 20.13330.2011, пункт 6 назначены (табл.4.8):
а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;
Наименование нагрузок, комбинации нагрузок, сводную ведомость нагрузок смотреть таблицу 2.5.-2.6. При задании расчетных сочетаний были учтены взаимоисключение нагрузок (ветровых), знакопеременность (ветровых).
Табл. 2.5 Имена загружений
| Имена загружений | |
| Номер | Наименование |
| 1 | Собственный вес |
| 2 | Давление грунта/песка |
| 3 | С.в. бульдозера |
Табл.2.6 Комбинации загружений
| Комбинации загружений | |
| Номер | Формула |
| 1 | (L1)*1+(L2)*1+(L3)*1 |
2.5. Выводы. Основные результаты расчёта
Расчетом по I группе предельных состояний проверены:
- все конструкции здания для предотвращения разрушения при действии силовых воздействий в процессе строительства и расчетного срока эксплуатации.
Расчетом по II группе предельных состояний проверены:
- пригодность всех конструкций здания к нормальной эксплуатации в процессе строительства и расчетного срока эксплуатации.
В настоящем отчете результаты расчета представлены выборочно. Вся полученная в результате расчета информация хранится в электронном виде.
Перемещения
Вычисленные значения линейных перемещений и поворотов узлов от загружений представлены в таблице результатов расчета «Перемещения узлов».
Вычисленные значения линейных перемещений и поворотов узлов от комбинаций загружений представлены в таблице результатов расчета «Перемещения узлов от комбинаций».
