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).
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).
|
|
Совместный расчет здания с грунтом основания для определения мульды осадок выполняется на основе теории полупространств (метода с использованием коэффициента жесткости). Данная модель позволяет осуществить учет сдвиговых деформаций в грунте.
Расчет КЭ-модели выполняется с помощью модуля HASE в следующей последовательности:
1. Определение распределения свойств основания в плане;
2. Вычисление матрицы податливости;
3. Обращение матрицы податливости и получение матрицы жесткости;
4. Статический расчет, учитывающий взаимодействие основания и конструкции;
5. Определение напряжений в основании.
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:
Глобальная правосторонняя система координат XYZ, связанная с расчетной схемой;
Локальные правосторонние системы координат, связанные с каждым конечным элементом.
Тип схемы
Расчетная схема определена как система с признаком 3D FEA. Это означает, что рассматривается система общего вида, деформации которой и ее основные неизвестные представлены линейными перемещениями узловых точек вдоль осей X, Y, Z и поворотами вокруг этих осей.
|
|
Количественные характеристики расчетной схемы
Расчетная схема характеризуется следующими параметрами:
Количество узлов — 9448
Количество конечных элементов — 11931
Выбранный режим статического расчета
Статический расчет системы выполнен в линейной постановке.
Общий вид расчётных моделей см. рис. 2.1-2.2 (см. также Приложение №9)
Рис.2.1 Общий вид расчётной модели
Рис.2.2. Общий вид расчётной модели
Тип конечного элемента, сечение и класс бетона для каждой группы элементов расчётной модели представлен в табл. 2.3.
Табл. 2.3 Характеристики элементов расчётной модели
Название элемента | Тип конечного элемента | Сечение, мм | Марка бетона/стали |
Несущие элементы каркаса | |||
Фундаментная плита | Треугольный и четырехугольный КЭ оболочки | 800мм | Бетон В25 |
Перекрытие подвала, междуэтажные плиты, покрытие | Треугольный и четырехугольный КЭ оболочки | 200мм | Бетон В25 |
Наружные стены подвала | Треугольный и четырехугольный КЭ оболочки | 300мм | Бетон В25 |
Стены лестнично-лифтовых блоков | Треугольный и четырехугольный КЭ оболочки | 250мм | Бетон В25 |
Колонны | Универсальный пространственный стержень | 500х500мм | Бетон В30 |
Балки | Универсальный пространственный стержень | 400х600 (h) мм | Бетон В25 |
|
|
Граничные условия
Граничные условия заданы следующим образом. Основание здания моделируется на основе теории полупространств. Взаимодействие расчетной модели и основания выполняется с помощью коэффициентов жесткости, которые вычисляются согласно характеристикам грунтов, заданных на основе Заключения об инженерно-геологических условиях площадки проектируемого строительства (Приложение №4). Описание инженерно-геологических условий участка строительства и характеристики грунтов приведены в Разделе 2.2 настоящего отчета.
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 SOFiSTiK прикладываются полные нормативные 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. 2.4. Сбор нагрузок приведен в Приложении 9.
Табл. 2.4. Нагрузки и воздействия
Тип нагрузки | Pn | γ f | P | Кдлит | К1 |
Постоянные: | |||||
с.в. несущих конструкции | SOFiSTiK * | 1,1 | SOFiSTiK * | - | 1 |
с.в. ограждающих конструкций | 880кгс/п.м | 1,21 | 1060кгс/п.м | - | 1 |
с.в. кровли | 471кгс/кв.м | 1,29 | 609 кгс/кв.м | - | 1 |
с.в. инженерных систем | 10кгс/кв.м | 1,2 | 12кгс/кв.м | - | 1 |
с.в. полов: Торговые помещения, проходы, лестничные клетки, санузлы Паркинг | 93 кгс/кв.м 425 кгс/кв.м | 1,27 1,3 | 118 кгс/кв.м 553 кгс/кв.м | - | 1 |
давление грунта на стены подвала** | 1600·z | 1,10 | 1760·z | - | 1 |
Временные: длительного действия: | |||||
с.в. временных перегородок | 50 гс/кв.м. | 1,3 | 70 кгс/кв.м. | - | 0,95 |
Временные: кратковременные: | |||||
полезная (торговые залы) полезная (паркинг) полезная (на покрытие) | 400кгс/кв.м. 500кгс/кв.м. 50 кгс/кв.м. | 1,2 1,2 1,3 | 480кгс/кв.м. 600кгс/кв.м. 70 кгс/кв.м. | 0,35 | 0,9 |
снеговая | 126 | 1,43 | 180 | 0,5 | 0,9 |
ветровая | Приложение 9, табл.8.12 | 1,4 | Приложение 9, табл.8.12 | 0 | ±0,9 |
Примечание: SOFiSTiK * - 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=320, cI=0).
где: Pn – нормативное значение нагрузки, кгс/м2 (кроме оговоренных);
γf – коэффициент надежности по нагрузке;
P – расчетное значение нагрузки, кгс/м2 (кроме оговоренных).
2.5.5. Основные результаты расчёта
Расчетом по II группе предельных состояний определены:
- осадки и относительная разность осадок проектируемого здания;
- дополнительные осадки и относительная разность осадок для соседней застройки (здания №2 и №3)
В настоящем отчете результаты расчета представлены выборочно. Вся полученная в результате расчета информация хранится в электронном виде.
Графические результаты расчета представлены в Приложении 9.
Расчет системы (основание – фундамент – здание) выполнен для трех расчетных вариантов:
1) 7-ми этажное здание с подвальным этажом на фундаменте с естественным основанием;
2) 7-ми этажное здание с подвальным этажом на фундаменте со свайным основанием;
3) 4-х этажное здание с подвальным этажом на фундаменте со свайным основанием.
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 126; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!