Правило знаков для усилий (напряжений)
Правила знаков для усилий (напряжений) приняты следующими:
Для стержневых элементов возможно наличие следующих усилий:
N — продольная сила;
MKP — крутящий момент;
MY — изгибающий момент с вектором вдоль оси Y1;
QZ — перерезывающая сила в направлении оси Z1 соответствующая моменту MY;
MZ — изгибающий момент относительно оси Z1;
QY — перерезывающая сила в направлении оси Y1 соответствующая моменту MZ;
RZ — отпор упругого основания.
Положительные направления усилий в стержнях приняты следующими:
для перерезывающих сил QZ и QY — по направлениям соответствующих осей Z1 и Y1;
для моментов MX, MY, MZ — против часовой стрелки, если смотреть с конца соответствующей оси X1, Y1, Z1;
положительная продольная сила N всегда растягивает стержень.
На рисунке показаны положительные направления внутренних усилий и моментов в сечении горизонтальных и наклонных (а), а также вертикальных (б) стержней.
Знаком “+” (плюс) помечены растянутые, а знаком ”-” (минус) — сжатые волокна поперечного сечения от воздействия положительных моментов My и Mz.
В конечных элементах оболочки вычисляются следующие усилия:
нормальные напряжения NX, NY;
сдвигающее напряжений TXY;
моменты MX, MY и MXY;
перерезывающие силы QX и QY;
реактивный отпор упругого основания RZ.
На рисунке показаны положительные значения напряжений, перерезывающих сил и векторов моментов, действующие по граням элементарного прямоугольника, вырезанного в окрестности центра тяжести КЭ оболочки.
Суммарные значения приложенных нагрузок по нагружениям
В протоколе решения задачи для каждого из нагружений указываются значения суммарной узловой нагрузки, действующей на систему.
Расчетные сочетания усилий
Значения расчетных сочетаний усилий представлены в таблице результатов расчета «Расчетные сочетания усилий».
Вычисление расчетных сочетаний усилий производится на основании критериев, характерных для соответствующих типов конечных элементов – стержней, плит, оболочек, массивных тел. В качестве таких критериев приняты экстремальные значения напряжений в характерных точках поперечного сечения элемента. При расчете учитываются требования нормативных документов и логические связи между загружениями.
Основой выбора невыгодных расчетных сочетаний усилий служит принцип суперпозиции. Из всех возможных сочетаний, отбираются те РСУ, которые соответствуют максимальному значению некоторой величины, избранной в качестве критерия и зависящей от всех компонентов напряженного состояния:
а) для стержней — экстремальные значения нормальных и касательных напряжений в контрольных точках сечения, которые показаны на рисунке
б) для элементов, находящихся в плоском напряженном состоянии — по огибающим экстремальным кривым нормальных и касательных напряжений по формулам:
Обозначения приведены на рисунке. Нормальные напряжения вычисляются в диапазоне изменения углов от 90° до -90°, а касательные от 90° до 0°. Шаг изменения углов 15°.
в) для плит применяется аналогичный подход — расчетные формулы приобретают вид:
Кроме того, определяются экстремальные значения перерезывающих сил.
г) для оболочек также применяется аналогичный подход, но вычисляются напряжения на верхней и нижней поверхностях оболочки с учетом мембранных напряжений и изгибающих усилий.
д) для объемных элементов критерием для определения опасных сочетаний напряжений приняты экстремальные значения среднего напряжения (гидростатического давления) и главных напряжений девиатора.
Расчёт строительных конструкций пожарного депо произведён c использованием ПК «Scad 11.3 для Windows», с учётом сейсмического воздействия силой 9 баллов.
Уровень ответственности здания – II, что учтено в расчёте строительных конструкций коэффициентом надёжности 0,95.
Все проектные решения, конструкции и материалы приняты в соответствии с заданием на проектирование и техническими условиями на строительные конструкции и материалы.
Для расчетов приняты следующие нагрузки:
Постоянные нагрузки (нормативные значения)
а) на монолитные железобетонные конструкции:
- Нагрузка от собственного веса монолитных железобетонных, металлоконструкций, деревянных конструкций. Величина нагрузки задавалась непосредственно в расчетной программе SCAD автоматизированно исходя из заложенных сечений;
- Нагрузка от конструкций пола.
— полы 1-го этажа -0,13-0,2 т/м 2 ;
— полы 2-го, 3-го этажей — 0,13 т/м 2 ;
-полы чердачного помещения – 0.07 т/м 2 .
б) на стальные конструкции:
- Нагрузка от собственного веса металлоконструкций. Величина нагрузки задавалась непосредственно в расчетной программе SCAD автоматизированно исходя из заложенных сечений;
Временные нагрузки (нормативные значения):
- Нагрузка от временных перегородок. Величина нагрузки принята в соответствии с техническим заданием, утвержденным заказчиком и чертежами АР и составляет 0,06-0,1т/м2;
- Нагрузка от подшивного потолка. Величина нагрузки принята в соответствии с техническим заданием, утвержденным заказчиком и чертежами АР и составляет 0,025-0,035т/м2;
- Нагрузка от крепления инженерных коммуникаций к конструкциям перекрытий покрытия. Величина нагрузки принята равномерно распределенной и составляет 0,035т/м2;
- Полезная нагрузка на конструкции перекрытия. Величина нагрузки зависит от типа помещения и задана в соответствии со СНиП и составляет:
в местах расположения бытовых помещений, душевых, туалетов – 0,2т/м 2 ;
в местах расположения лестниц и коридоров примыкающих к ним — 0,3т/м 2 .
в местах расположения зала — 0,4т/м 2 ;
в помещение гаража и поста техобслуживания – 3т/м 2 .
Нормативная ветровая нагрузка
составляет -0,07т/м 2 в соответствии с требованиями ТСН20-302-2002 Краснодарского края (таблица1, для горного района);
Расчётная снеговая нагрузка
составляет 1,35 т/м 2 в зависимости от высотной отметки соответствии с требованиями ТСН 20-302-2002 Краснодарского края (таблица 2, п.5.3в для горного района).
Rz в скаде что это
Расчёт этой же задачи в LIRA 2015 можно посмотреть здесь .
Сравнение результатов расчётов в Скад 21 и LIRA 2015 можно посмотреть здесь.
Начнём, как обычно, со схемы в dxf. А так как здание было уже до этого смоделировано в LIRA, то ещё и учту некоторые ошибки. Например, буду создавать лишь половину здания, а затем скопирую зеркально.
Затем присваиваем жесткости элементам
Перед тем, как добавить загружения, для удобства нанесём оси
Добавляем загружение : собственный вес, вес конструкции пола, вес ограждающих конструкций, вес конструкции кровли, вес перегородок, давление грунта на стены подвала, технологическая (полезная) нагрузка, нагрузка от снега, нагрузка от ветра.
Нагрузки в SCAD
Формируем динамические загружения
РСУ и комбинации нагрузок
Перед тем, как читать результаты армирования и задать коэффициенты постели, необходимо согласовать местные оси пластин. Делается это следующим образом: выделим все горизонтальные пластины, выберем «переход к напряжениям вдоль заданного направления для пластин» на вкладке «назначения».Так же необходимо сонаправить оси Z. Выделяем элементы, в которых собираемся менять направление оси Z, выбираем «изменение направления местной оси Z пластин» на вкладке «назначения».
Задаём коэффициенты постели. Во избежание геометрической неизменяемости необходимо задать дополнительные граничные условия с помощью 51 элемента в узлах фундаментной плиты. Жесткость должна составлять 70% от жесткости упругого основания C1, умноженная на грузовую площадь вокруг одного 51 элемента. Опираясь на предыдущий расчёт в Лире получим 0,7*1720 (С1z)*0.3*0.3=108.36 т/м
Выделяем фундаментную плиту и переходим в Кросс, нажав на «расчёт коэффициентов упругого основания» во вкладке «назначения». Далее задаём скважину (лучше задавать несколько), затем выбираем «параметры скважины», затем «грунт». Задаём грунты и возвращаемся в «параметры скважины», где указываем очередность и толщины слоёв. Далее задаём равномерно распределённую нагрузку на плиту и отметку подошвы. Равномерно распределённую нагрузку можно придумать, а можно взять из протокола отчёта сумму нагрузок по Z и разделить на площадь плиты.
Выполняем расчёт в Кросс, сохраняем данные для SCAD (вторая слева кнопка) и закрываем окно Кросса. В самом SCAD применяем коэффициенты индивидуально к каждому элементу или назначаем определённое количество и выполняем расчёт.
После первого расчёта производит второй, используя реакции от первой комбинации.
Открываем существующую площадку, устанавливаем контур плиты на площадку (я всегда пытаюсь попасть контуром в существующий) выбираем в меню «настройки» пункт «нагрузки полученные из SCAD». Нажав на кнопку «Поле нагрузок» мы увидим Rz из SCAD. Повторяем расчёт, передаём нагрузку в SCAD и выполняем очередной расчёт. И так до той поры, пока полученные Rz не перестанет изменяться.
Нагрузка на фундаментную плиту (первая, вторая и последняя)
Реакция Rz (первая, вторая и последняя)
Коэффициенты постели (первые, вторые и последние)
Армирование фундаментной плиты
Армирование колонн
Армирование балок
Расчёт этой же задачи в LIRA 2015 можно посмотреть здесь .
Сравнение результатов расчётов в Скад 21 и LIRA 2015 можно посмотреть здесь.
Вопросы и ответы: SCAD
Иногда молчание просто хорошо отредактированный ответ.
SCAD
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?
Входные единицы измерения задаются при создании нового файла в окне Новый проект кнопка Единицы измерения. По умолчанию после создания файла входные единицы (в отличие от выходных единиц измерения) изменить нельзя. Хотя можно порекомендовать некоторую хитрость. Необходимо создать новый файл с необходимыми входными единицами измерения и создать в нем один узел, а потом к этому узлу методом Сборки подсоединить необходимый файл. После этого нужно внимательно пересмотреть все жесткости и нагрузки в собранной схеме поскольку есть большая вероятность конфликта «старых» и «новых» единиц измерения. После такого исправления созданный файл должен работать корректно.
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?
Формально для перехода с версии 11.1 на 11.3 ничего не нужно — имеющийся у вас ключ должен работать и на новом релизе (сборке). Последнюю инсталляцию можно скачать с нашего сайта www.scadsoft.com на закладке Загрузить – демо-версия SCAD Office (версия 11.3). Только если вам нужен режим Монтаж, который появился в версии 11.3 — то необходимо будет за него доплатить (стоимость спрашивайте у своих представителей).
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.
При расчете статически неопределимой рамы, полученный результат зависит от соотношения жесткостей ригеля и стоек. Выбираем тип схемы 2, тип элемента 2, жесткости назначаем двутаврового сечения. Необходимо, чтобы стойки были повернуты в плоскости рамы в направлении наименьшей жесткости. Осуществляем поворот местных осей на 90 градусов. При расчете программа выдает сообщение – «Ошибка поворота местных осей для данного типа элемента». Что я не так делаю?
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 и при задании любой динамической нагрузки необходимо задать массы, что можно сделать преобразованием статических нагрузок в массы. Именно для их преобразования существуют коэффициенты пересчета. В большинстве случаев в массы преобразовывают постоянную нагрузку с к1=1 и временно длительно действующую с к2=0,5-1,0. Величина к2 зависит от вероятности действия полной величины временно длительной нагрузки во время действия ветра. Например, полезную нагрузку можно задать с коэф. пересчета к2=0,5 учитывая тем самым, что одновременно на всех этажах здания полная величина этой нагрузки маловероятна.
Кроме этого при пульсации ветра необходимо заранее задать статическую ветровую нагрузку, которая потом входит в состав динамической. Статическая нагрузка задается согласно СНиП 2.01.07-85*. Для нее нет понятия коэффициента пересчета. Пульсационная нагрузка учитывается согласно формул 8-12 СНиП 2.01.07-85*.
Координата нижнего узла схемы на который действует ветер равняется нулю в том случае, если положение общей системы координат расчетной схемы совпадает с дневной поверхностью (уровнем земли в реальном здании).
Координату нижнего узла схемы на который действует ветер нужно задавать отличной от нуля, если общая система координат расчетной схемы находится в каком-либо другом месте, отличном от уровня дневной поверхности. Тогда эта координата равняется разнице между этими двумя величинами. При этом нужно быть внимательным при задании знака координаты нижнего узла схемы на который действует ветер – плюс или минус, в зависимости от положения общей системы координат по отношению к уровню дневной поверхности.
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?
Идея, заложенная в выравнивании направления выдачи усилий следующая. Положение местных осей пластинчатых элементов в плоскости после их задания в программе не изменяется. Можно изменить лишь направление местной оси Z1 – направить ее вниз или вверх.
При подборе арматуры программа работает с одним конечным элементом, его размерами и усилиями, которые вычислены в центре конечного элемента. А также программа знает расположение местных осей пластины. Для подбора арматуры важно знать направление местной оси Х1 (для ориентации подобранной арматуры) и местной оси Z1 (для ориентации верхней и нижней зоны плитного элемента). Арматура подбирается и выдается по умолчанию для пластин вдоль местной оси Х1.
Довольно часто бывает так, что местные оси пластин на каком-то фрагменте направлены в разные стороны, а в действительной конструкции арматура будет укладываться, например, параллельно оси Х общей системы координат. Тогда нужно применить операцию Переход к напряжениям вдоль заданного направления для пластин на закладке Назначения. И с помощью этой операции нужно указать направление, вдоль которого будет укладываться арматура в реальной конструкции на какой-то плите или фрагменте. Контроль выполнения этой операции можно осуществить с помощью кнопки Отображение направлений выдачи усилий на панели Фильтры отображения.
Направление выдачи усилий может быть ориентировано как параллельно общей системы координат, так и вдоль линий заданной вектором, так и сориентированы в указанную точку (например, для радиально расположенных стержней). Выравнивается только одно направление, другое по умолчанию считается направлено перпендикулярно.
Отсюда вытекает, что программа внутри сама спроецирует арматуру, подобранную вдоль местной оси Х1 пластины на направление, которое было указано при выравнивании направлений выдачи усилий (местные оси при этом остаются на месте). Тогда при чтении результатов армирования арматура нижняя AS1 и верхняя AS3 вдоль оси Х будет подразумеваться направленной вдоль направления выдачи усилий (больших красных стрелочек), а нижняя AS2 и верхняя AS4 вдоль оси У – перпендикулярно. Местная оси Z1 всегда направлена таким образом, что ее стрелка в первую очередь протыкает арматуру AS1 и AS2 (так называемую нижнюю арматуру), а потом AS3 и AS4 (верхнюю арматуру). Это правило особенно важно для вертикальных и наклонных пластин, чтобы понимать, где у них верхняя и нижняя арматура.
Таким образом, выдача усилий и подобранной арматуры в программе выдается вдоль выровненных усилий. Если они не были выровнены, то все выдается вдоль местной оси Х1.
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.
Анализ результатов расчета (большие напряжения Rz)
Подскажите, пожалуйста. Считаю 17-ти этажное железобетонное здание, фундамент на естественном основании, коэффициенты постели подбирала в кроссе, несколько интерполяций, как учили)) При анализе результатов получила в среднем напряжения в фундаментной плите Rz 50т/м2 (максимальные доходят до 100), хотя если сложить тупо всю нагрузку вручную получается максимум 30. Это нормально? И как scad считает напряжения? Можно ли Rz считать напряжением под подошвой фундамента, определяемое формуле 5.15 СП 50-101-2004?
Просмотров: 6714
гадание на конечно-элементной гуще
Регистрация: 31.05.2006