Расчет строительных конструкций
Моделирование
3д модель сооружения разрабатывается либо в Лира-САПР, либо в Tekla Structures. Данная модель была создана в Tekla Structures, после чего была импортирована через линк с Robot Structural Analysis Professional.
Оценить проект
Задание нагрузок
На первом этапе формируется список необходимых нагрузок. Нагрузки от собственного веса формируются автоматически, их рассчитывать не требуется. Для упрощения задания распределенной нагрузки на балки (к примеру полезная нагрузка или нагрузка от решетчатого настила), используется импортированная единичная нагрузка. Данное загружение копируется с необходимым коэффициентом.
Для задания нагрузки от ветра требуется рассчитать давление на здание в разных зонах и высотных отметках согласно СП 20.13330.2011. Для расчета численных значений применяется программный комплекс MathCad. После расчета давлений необходимо перейти к распределенной нагрузке на погонный метр колонн. Для расчета нагрузки учитывается грузовая площадь, зона и высота колонны.
Ветровые нагрузки задаются с учетом направления обдува для симметричных зданий с 2 сторон, для несимметричных с 4 сторон. Далее необходимо учесть пульсационную составляющую ветровой нагрузки. Способ расчета пульсационной составляющей (статический или динамический) зависит от собственной частоты колебаний здания.
Расчет сейсмики
Расчет необходим в случае строительства в сейсмически опасной зоне (от 7 балов и выше по шкале Рихтера. Расчет ведется на расчетное и контрольное землетрясение. Расчет на контрольное землетрясение необходим в случае, если здание указано в позициях 1 и 2 таблицы 4.2 СП 14.13330.2018.
Для контрольного землетрясения в расчетный комплекс вносятся данные синтезированных акселерограмм для выбранной площадки строительства. Как правило, расчет сейсмических воздействий вынуждает внести изменения в конструкцию зданий.
Изменения могут затронуть как профиля несущих конструкций, так и привести к изменению общей геометрии.
Строение может приобрести более симметричный вид, с равномерным распределением нагрузок на перекрытия, масс и жесткостей конструкций в плане и по высоте. В том числе здание может быть разделено на отдельные динамически независимые блоки.
Расчет совместно с грунтами
Заказчик предоставляет геологические изыскания с указанием номеров скважин и характеристиками грунтов и глубинами их залегания. Далее инженеры восстанавливают трехмерную карту грунтов в системе Лира-Грунт. После чего данная модель грунтов подключается к расчету.
На первом этапе здание привязывается к заданному грунту согласно генплану.
Расчетная модель будет учитывать работу фундамента совместно с грунтами. На данном этапе расчетная модель получает коэффициенты постели, либо определяется несущая способность свай.
После чего вносятся необходимые коррективы в фундаменты, производится корректировка свай и их унификация. На данном этапе инженеры видят все сваи и грунты в 3д модели и могут принимать конструктивные решения на основе полученных данных.
Анализ 1-2 предельного состояния
Анализ предполагает оценку работы конструкции по первому и второму предельному стоянию. Определяется процент использования сечений. На данном этапе происходит анализ получившейся конструктивной схемы и подбор сечений. Оценивается несущая способность сечений и допустимые прогибы для нормальной эксплуатации строения.
Анализ проходит в несколько этапов. В результате инженер может принять решение о внесении изменений в конструктив: добавить или убрать связи, изменить геометрию несущих конструкций, внести изменения в фундаменты, развернуть сечения элементов.
При необходимости инженер может поменять материалы конструкций.
На данном этапе инженер может проанализировать формы колебаний конструкций и внести предварительные изменения в расчетную модель таким образом, чтобы сумма эффективных модальных масс, учтенных в расчете, составляла не менее 90% общей массы системы.
Прогрессирующее обрушение (Нелинейный расчет)
Расчет прогрессирующего обрушения необходим для зданий с повышенным уровнем ответственности. Расчет имитирует выключение из расчета основного несущего элемента конструкции. При этом здание не должно обрушиться.
На данной стадии проекта в жесткостях элементов учитываются нелинейные свойства материалов. Расчет идет через систему монтаж по выбранному сценарию загружения здания с учетом последовательности возведения конструкции.
На последнем этапе демонтируется любой несущий элемент. Далее производится анализ конструкции (перемещения элементов расчетной схемы, отсутствие разрушения). По результату такого расчета конструктивные решения могут поменяться еще раз.
После чего производится окончательный расчет конструкций с учетом всех корректировок. И составляется пояснительная записка.
Примеры расчета металлических конструкций в ЛИРА-САПР совместно с Tekla Structures
