[dosik]

Здравствуйте.

Я еще совсем совсем начинающий поьзователь Лиры. Может у кого-то есть последовательный алгоритм расчета монолитного каркасного здания на монолтной плите в Лире. Какие необходимо учитывать особенности может? боюсь наделать много ошибок

[issiknon]

Попробую упорядочить алгоритм расчета ж/б монолитного каркаса здания по деформируемому основанию, плитный фундамент. Высота здания 17 этажей + подвал + чердак. Итого высота 17*3+1.8(подвал)+2.8(чердак). 17*3=51м здание выше 40 метров, следовательно, требуется расчет на динамические ветровые усилия. Для простоты выделил одну секцию ~ 15*25 метров. Для расчета использована программа Лира9.4.
1. Высота здания.

Пока не решенный вопрос. Одна точка зрения, что высотой стоит называть расстояние от уровня земли (ну или от нулевой отметки ур.ч.п.) до парапета кровли. И вторая точка зрения, что высоту здания стоит отсчитывать от поверхности фундамента. Пока склоняюсь ко второй точке зрения – как-то конструктивнее, что ли.

2. Жесткость основания.

Предположим, что подстилающие слои по геологии горизонтальны и не имеют резких различий в свойствах по плану здания. В целом при выборе между постоянным и переменным по подошве коэффициентом жесткости принят постоянный. Это не совсем соответствует реальности, но я встретил такой подход в чужом расчете более опытного специалиста, что расценил как подтверждение предположений, что в литературе и общении люди часто утверждают что надо учитывать огромное количество «если», в то время как в реальности большую часть этих «если» не рассматривают. Так же, как наиболее простой, принят метод Винклера - жесткость это давление/осадка. Для расчета осадок выбрана модель упругого слоя конечной толщины. В снипах данный метод допускается при определенных ограничениях на свойства грунтов. В основном, что грунты не должны быть излишне сжимаемыми. Этот метод не отражает физики под зданием на равномерно сжимаемых грунтах, но:
Из книги «Расчеты осадок и прочности оснований зданий и сооружений» Гольдштейн, Кушнер, Шевченко. §4.Модель упругого слоя конечной толщины, подстилаемого несжимаемым основанием, несмотря на ее известную условность, лучше, чем модель упругого полупространства, отражает реальные условия работы грунта под нагрузкой. Решения простейших задач, основанные на этой модели, были получены еще в 20-30х годах. §9.По результатам наблюдений за послойными деформациями оснований фундаментов большой площади (при диаметре 2а больше 20м) К.Е. Егоров и О.В. Попова рекомендуют принимать мощность сжимаемой толщи для глинистых и песчаных грунтов соответственно равной а и 2/3а… По мнению К.Е. Егорова, осадки таких фундаментов следует рассчитывать на основе модели сжимаемого слоя конечной толщины.
Откуда принято. Расчет осадки от усредненного давления по подошве выполняется на основании упругого слоя конечной толщины. Жесткость принята по формуле Винклера С1=P/S. Жесткость трения по подошве С2 принята равной нулю.

3. Процессор монтаж.

Выбран для расчета в лире процессор монтаж, тк позволяет учесть последовательность возведения. Основную проблему вижу не в учете моментов в перекрытиях и колоннах при возведении, когда каждое перекрытие последовательно крайнее. Перекрытия подпираются опалубкой. Основная проблема в том, что если просто рассчитать уже готовый дом, то центральные колонны испытывают меньшие сжимающие усилия из-за перераспределения веса зданием, как рамной конструкцией. Бывает, что верхние колонны «подвисают» на перекрытии.

4. Динамические усилия.

Лира 9.4 и 9.6 не позволяют производить динамического расчета в процессоре монтаж. Продавцы Лиры-Сапр говорят, что вот она решит все проблемы. Но посмотреть на нее мне не довелось. Ограничимся пока 9.4й. Для расчета динамики собираю отдельную модель. Жесткости бетона в этой модели задаю мгновенные Е=3060000Т/м2. Жесткость основания этой модели Винклерова, в запас (физически грунт для мгновенных усилий, конечно, более жесткий, чем для длительных загружений, но коэффициент увеличения жесткости я пока не встречал). Далее. Если здание симметрично относительно осей Х и У и центр жесткости совпадает с центром масс этажа, то в этот центр (в одну точку) в первом загружении к первому этажу прикладывается масса всего первого этажа этажа+масса колонн. Во втором загружении к этой же точке прикладывается статический ветер (например, по оси Х). Третье загружение динамическое. И так по каждому этажу. В результате расчета в 3м загружении на каждом этаже имеем динамический ответ для данного этажа. Сравнивая со статическим загружением, можно получить, на сколько учет динамической нагрузки больше, чем просто статическая нагрузка. И так по каждому этажу и по каждому тону колебаний. Для своего здания я выбрал только первый тон. Иначе слишком большой объем информации, впрочем, лира и сама отрезает лишние тона. Такой подход выполнил для направления ветра по оси Х и для направления по У, т.к. размеры плана здания позволяют не учитывать направления под 45 градусов. Если здание не симметрично, то точек приложения веса и ветра на плане здания должно быть больше – это позволит учесть еще и вращение здания вокруг центра жесткости. Стоит учесть, что если к точке приложена нагрузка веса, то к ней же и надо приложить статический ветер – иначе лира не считает динамического ответа, есть такая странность.

5. Модель. Сборка модели стандартная.
6. Жесткости элементов модели. Если принять для длительных нагрузок мгновенную жесткость, то получаются излишне большие моменты в крайних колоннах – фундаментная плита изгибается и гнет колонны. На вскидку 2 варианта снижения пиковых усилий.

а) Встречал рекомендацию учета ползучести бетона, что снижает жесткость конструкции в 2-4 раза, позволяя «развести» моменты. Ползучесть бетона снижается в течении 2-3х лет после постройки. Если здание построено и нагружено за 2-3 года, то почему бы и нет. Если не долгострой, 1год строительство + 1год перегородки стяжки, сроки достаточны.

б) Есть еще одна альтернатива – в российском СП есть рекомендация по предварительным назначениям коэффициентов понижения жесткости 0,6 для колонн и 0,3 для перекрытий. Потом можно проверить нелинейным расчетом в лире в том же монтаже.

В любом из выбранных случаев для постоянных и длительных нагрузок можно принять сниженные жесткости, откуда меньшие усилия и армирование за счет повышения деформативности.
7. Загружения.

а) С 1го по 20е загружения – монтирование и нагружение элементов плита, подвал, 1-17й этажи, чердак - с понижением жесткости (процессор позволяет варьировать жесткости). Может, стоит развести каждый монтируемый элемент на 2 загружения – постоянное и временное длительное (временное длительное задавать не названием РСУ, а коэффициентами при РСУ, почему - далее).

б) Для загружений 21-25 жесткость принимается уже мнгновенная – это ветровые нагрузки. 21е ветер по Х ( статика+динамика), 22 - ветер по Х ( статика+динамика) с обратным знаком и в два раза большей величины, 23е это еще раз ветер по Х ( статика+динамика) с прямым знаком, 24 – ветер по У ( статика+динамика), 25 - ветер по У ( статика+динамика) с обратным знаком в два раза большей величины. В 22м и 25 загружениях вводил удвоенные ветровые усилия с обратным знаком, т.к. монтаж складывает к конечной стадии все усилия от первого до последнего загружения. И, следовательно, в последнем загружении в расчетной схеме получается сумма всех усилий по зданию, и, в частности, сумма усилий от ветра по Х и по У а они вместе не должны учитываться. Так же нельзя ставить знакопеременность усилий (об этом дальше). Таким образом 22е загружение (удвоенное) вычитает из схемы прямой ветер по Х и прикладывает обратный. Загружение 23 обнуляет ветровые нагрузки по Х, чтобы затем можно было посчитать с ветром по У. И, наконец, 25е загружение вычитает положительную ветровую нагрузку по У и заменяет ее на обратную. Чтобы процессор монтаж смог считать с загружениями 21-25 в которых уже нечего монтировать, добавил 5 пустых загружений. Help лиры: «Эксплуатационные нагрузки на завершенное сооружение задаются на последних стадиях, которые должны быть пустыми».

8. РСУ.

а) Ветер. Для ветровых загружений знакопеременности ставить нельзя – лира посчитает так же и загружение собственного веса еще и с обратным знаком, как знакопеременные, тогда в перекрытиях пойдут моменты обратного знака от полезных нагрузок, что не верно. Лира не имеет возможности одновременно взаимоисключить временные и длительные загружения в одной группе, так что длительность и коэффициенты надежности по нагрузке приходится забивать вручную, ставя все загружения одинаковыми (например, постоянными).

б) Перекрытия. Так как монтаж суммирует все усилия от первой стадии к последней, все усилия (и вес и полезные и ветер) необходимо указать, как взаимоисключающие. Есть еще тонкость, что если просто указать взаимоисключение стадий, то моделируется, что каждое вновь возводимое перекрытие, становится крайним, но в реальности промежуточные перекрытия дома не работают как крайние в процессе эксплуатации и в процессе строительства подперты опалубкой. Открыт вопрос, что, может первые 19 загружений вообще обнулить коэффициентами в РСУ? Пока сомнения.

9. Армирование. Если все элементы схемы линейные (вроде говорят, что можно и не линейно) и задана РСУ, то можно перевести задачу в ЛИР-АРМ и армировать согласно схемам.
10. Осадки.

Осадки нельзя получить по схеме, не суммирующей деформаций. С каждым этапом расчета предыдущие перемещения обнуляются. Напрашивается галочка «учет предыстории» на вкладке моделирования нелинейных загружений. Пока противопоказаний к ее установке не обнаружено.

11. Устойчивость.

Похоже, что есть существенный недостаток во всем расчете – после расчета процессором монтаж исчезает возможность просчитать устойчивость конструкции. Выход вижу пока один – отдельный линейный расчет той же схемы стандартным методом, когда все жесткости мгновенны и приложены все нагрузки. Но тогда вычеркивается плюс системы монтаж, состоящий в учете последовательности возведения. Вопрос открыт.

12. Прогрессирующее разрушение.

Если по-хорошему заниматься, то прогрессирующее разрушение стоит считать для удаления каждого из несущих элементов, а не только «крайнего, углового, центрального». Логику такого расчета, может, стоит искать в том, чтобы, если жильцы по ошибке удалят колонну, то конструкция не разрушилась бы. В принципе, рассчитав и заармировав сооружение, можно построить физ. нелинейную модель в которой по очереди удалять и ставить по одной колонне. Может, это возможно и в процессоре монтаж. Но на этаже 30 колонн. Если расчет часов 10. То в сумме это 300, да еще стоило бы посчитать подвал, первый, какой-нибудь средний и технический этажи. Или есть возможность многократного включения/выключения элементов в действующей версии? А совсем по-хорошему сюда надо добавить не считаемый нелинейно расчет на устойчивость. Вопрос открыт.

13. Устойчивость основания под зданием (прочность).

В поддержке лиры рассказывали, что есть варианты расчета, когда расчетчик моделирует основание под зданием объемными элементами. Предположим, что эти элементы, возможно задать физ. нелинейными. Тогда, в результате нелинейного расчета, можно будет найти, какие элементы разрушились и опасно ли это для сооружения. Может быть. На данный момент более реальный выход – получение давления по подошве фундамента в лире и использование этих данных в отдельной программе расчета грунтов. Вопрос открыт.

[otlichnik]

Как точнее будет: из каркаса взять усилия и моменты в узлах опорных и перенести из куда-нибудь типа фока. Или сразу в лире заводить всё полностью - столбчатый фундамент со сваями и всё в одной проге глядеть.

коэффициентов понижения жесткости 0,6 для колонн и 0,3 для перекрытий это где в лире вводить? Параметр "E" умножать на коэффициент?
У нас ещё есть литература по лире с примерами расчета монолитных зданий, чтобы рассматривались и расчёт фундамента свайного? Мануал и барабаш не предлагать.