¬аше окно в мир —јѕ–
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

19 июл€ 2010

¬озможности проектировани€ армокаменных конструкций в среде APM Civil Engineering

—идоренко ¬ладимир, ѕр€ничников Ќиколай, јлехин јндрей, «амрий јлександр

¬ насто€щее врем€ российска€ экономика идет по пути интенсивного развити€ отдельных отраслей народного хоз€йства. Ёто, в первую очередь, относитьс€ области промышленного и гра-жданского строительства. »наче говор€, в строительстве наблюдаетс€ насто€щий Ђбумї, а, в св€-зи с дефицитом жиль€, темпы роста строительства в ближайшее врем€ должны существенно воз-расти.

Ќеобходимо отметить, что гражданское строительство развиваетс€ как в направлении воз-ведени€ высотных зданий, так и малоэтажного строительства. –осси€, с ее огромными простора-ми, по за€влению правительства страны, делает ставку на малоэтажное строительство, которое предоставл€ет более комфортные услови€ дл€ проживани€ в городах и в сельской местности.

ƒл€ того чтобы выполнить всевозрастающие задачи малоэтажного строительства с наи-меньшими затратами необходимо иметь полный комплекс инструментов дл€ расчета и проектиро-вани€ объектов малой этажности, больша€ часть которых изготавливаетс€ из кирпичей и блоков с армированием и без.  роме армокаменных, в малоэтажном строительстве широко используютс€ дерев€нные и металлические конструкции, а также сэндвич - панели.

ƒл€ удовлетворени€ потребностей строительного проектировани€ в Ќ“÷ јѕћ создан про-дукт под названием APM Civil Engineering, в котором имеютс€ инструменты, позвол€ющие выпол-нить весь комплекс проектировочных и проверочных расчетов как армокаменных, так и дерев€н-ных конструкций. ѕодробна€ информаци€ о возможност€х APM Civil Engineering в части проекти-ровани€ дерев€нных конструкций было опубликовано в номере 02/2007 журнала. ѕример расчета железобетонной конструкции рассмотрен в номере 02/2008 Ђ—јѕ– и графикаї. ¬ этой статье речь пойдет о проектировании каменных и армокаменных строительных объектов.

¬озможности APM Structure3D по расчету армокаменных конструкций

‘ункциональными возможност€ми системы конечно-элементного анализа APM Structure3D €вл€етс€ выполнение расчета армокаменных конструкций в соответствии со —Ќиѕ II-22-81*  а-менные и армокаменные конструкции. ѕодготовка модели традиционно включает в себ€ следую-щие этапы:
  1. —оздание геометрической модели здани€ в соответствии с заданием на расчет.
  2. ”становка опор.
  3. «адание сечений стержней. ƒл€ этого могут использоватьс€ стандартные и параметриче-ские библиотеки сечений APM Construction или специализированный редактор сечений дл€ создани€ произвольного пользовательского сечени€.
  4. «адание материала с помощью библиотеки APM Material с возможностью редактировани€ характеристик используемых материалов.
  5. ѕриложение нагрузки. APM Structure3D предусматривает задание нормативной нагрузки а также специализированной снеговой, ветровой в соответствии со —Ќиѕ 2.01.07-85* Ќагруз-ки и воздействи€, а также сейсмической с последующим учетом коэффициентов надежно-сти по нагрузке и формировании линейной комбинации наиболее неблагопри€тного соче-тани€ дл€ определени€ реакций в опорах или расчетного сочетани€ усилий (–—”) дл€ кон-структивного расчета элементов модели здани€.
  6. —оздание конструктивных элементов.

ќсобенности создани€ армокаменных конструктивных элементов

  • конструктивный элемент необходимо создавать в пределах высоты этажа.
  • конструктивный элемент задаетс€ равным ширине простенка.
  • конечные элементы одного конструктивного элемента не должны содержать проемов, же-лезобетонных элементов или примыкани€ поперечной несущей стены.
APM Structure3D позвол€ет выполн€ть расчет согласно [1] из всех предопределенных —Ќиѕ материалов:
  • силикатные пустотелые камни, H<150;
  • силикатные пустотелые камни с круглыми вертикальными пустотами диаметром до 35мм, толщиной 88мм и 138мм;
  • керамический пустотелый кирпич, Ќ<150;
  • керамический сплошной кирпич, Ќ<150;
  • керамический пустотелый кирпич с щелевидными вертикальными пустотами шириной 8-10 мм или с квадратными вертикальными пустотами размером 20x20;
  • природный камень правильной формы, Ќ < 150;
  • керамические камни с щелевидными вертикальными пустотами шириной 8-10 мм высота р€да 200-250мм;
  • природный камень правильной формы высотой р€да 200-300мм;
  • природный камень правильной формы, Ќ > 500мм;
  • бетонные пустотелые камни высота р€да 200-300мм;
  • бетонные сплошные камни, 200 < Ќ < 300мм;
  • бетонные крупные пустотелые блоки, Ќ > 500мм;
  • бетонные крупные сплошные блоки, Ќ > 500мм;
  • шлакобетонные пустотелые камни, высота р€да 200-300мм;
  • шлакобетонные сплошные камни, высотой р€да 200-300мм;
  • гипсобетонные пустотелые камни, высотой р€да 200-300мм;
  • гипсобетонные сплошные камни, высотой р€да 200-300мм;
  • рваный бутовый камень;
  • постелистый бутовый камень;
  • бутобетон.
ѕри этом параметры материала Ђ ладкаї соответствуют приведенным в разделе 3 [1] с возможностью их редактировани€. ƒл€ дополнительного информировани€ пользовател€ значени€ измененных параметров материала выдел€ютс€ в диалоговом окне синим цветом (рис. 1).


–ис. 1 ƒиалоговое окно параметров материала  ладка.

–асчет армокаменных конструктивных элементов по аналогии с железобетонными реали-зован в виде проектировочного и проверочного. ѕроектировочный расчет позвол€ет подобрать армирование каменной кладки, если оно требуетс€. ѕроверочный расчет может быть использован как дл€ расчета неармированной кладки, так и кладки с предопределенным армированием.


–ис. 2 јрмокаменна€ колонна - столб

¬ APM Structure3D используютс€ два типа армокаменных конструктивных элементов: ко-лонна (столб) (рис. 2) и оболочка (стена) (рис. 3-4). ƒл€ моделировани€ армокаменных колонн ис-пользуютс€ стержневые конечные элементы, а дл€ стен Ц пластины.


–ис. 3 ћодель здани€ с выдленными армокаменными конструктивными элементами - стенами


–ис. 4 ƒиалоговое окно армокаменный конструктивный элемент - стена

ѕараметры конструктивного элемента, такие как тип (колонна или оболочка), материал и размеры определ€ютс€ автоматически. ¬ыбор коэффициентов условий работы или расчетной длины может быть осуществлен из вспомогательного информационного окна (рис. 5-6).


–ис. 5  оэффициент условий работы


–ис. 6  оэффициенты расчетной длины

«адание нагрузок дл€ конструктивного элемента (рис. 7) может осуществл€тьс€ из выбранного загружени€, расчетного сочетани€ усилий или, так называемого, Ђручного вводаї. ѕредусмотрена возможность ускоренного задани€ параметров дл€ группы конструктивных элементов.


–ис. 7 Ќагрузки на конструктивный элемент

ѕостановка задачи

¬ качестве примера рассмотрим выполнение расчета п€тиэтажного здани€ общежити€. ћесто строительства Ц пос. Ќовомихайловский  раснодарского кра€. —ейсмичность площадки строительства 8 баллов.  онструкци€ крыши здани€ Ц стальна€ рама с дерев€нной стропильной системой. ѕ€тый этаж выполнен в виде мансарды. ќсновные несущие элементы Ц комбинирован-на€ конструкци€, включающа€ каменные стены с железобетонными включени€ми.

 ирпична€ кладка характеризуетс€ сравнительно невысоким сопротивлением действию динамических нагрузок. ƒл€ равномерного распределени€ и воспри€ти€ сейсмических нагрузок между несущими элементами предусматривают антисейсмические по€са по периметру несущих стен, а также железобетонные включени€, существенно повышающие несущую способность ка-менных конструкций. ƒл€ обеспечени€ совместной работы железобетонных элементов устраивают выпуски арматуры в кладку примерно на 50 см, а сами железобетонные элементы замоноличивают в антисейсмические по€са и обв€зки [2]. јрмирование антисейсмического по€са и железобетонных включений устанавливают по расчету не менее регламентированного [3].

“аким образом, рассматриваема€ конструкци€ €вл€етс€ комплексной, включающа€ желе-зобетонные, кирпичные, стальные и дерев€нные элементы (рис. 3), требующие выполнени€ расчета по соответствующему —ѕ или —Ќиѕ. ѕостроение модели осуществл€лось полностью в среде APM Structure3D. ”читыва€ симметрию расположени€ основных несущих элементов модели, дл€ построени€ широко использовались команды Ђ опированиеї и Ђ«еркалої.  аждое перекрытие одного уровн€ и каждый этаж располагаютс€ в отдельном слое, что позвол€ет эффективно рабо-тать с моделью одного этажа или перекрыти€.

«адание материала

ѕараметры материала типа Ђ ладкаї (рис. 1) выбираютс€ автоматически дл€ камн€ и рас-твора в соответствии с таблицей 2, 15 [1]. ћодуль деформаций кладки ≈ (модуль ёнга) при опре-делении деформаций кладки от продольных или поперечных сил, усилий в статически неопреде-лимых рамных системах, в которых элементы конструкций из кладки работают совместно с эле-ментами из других материалов в соответствии с п. 3.22 [1] снижен и определ€етс€ по формуле:

≈ = 0,8≈0 = 0.8∙2600 = 2080 ѕа.

ќсобенности задани€ нагрузки

ѕомимо учета собственного веса, полезной нагрузки на перекрыти€, снеговой и ветровой нагрузки конструкции из штучной кладки необходимо рассчитывать на одновременное действие горизонтальных и вертикальных сейсмических сил [3]. «начение вертикальной сейсмической на-грузки при сейсмичности 7-8 баллов следует принимать равным 15% соответствующей вертикаль-ной статической нагрузки. Ќаправление действи€ вертикальной сейсмической нагрузки (вверх или вниз) принимаетс€ более невыгодным дл€ напр€женного состо€ни€ рассматриваемого элемента.

ќсобенности подготовки модели к расчету задани€

јнтисейсмический по€с, расположенный по основным несущим стенам выполнен заедино с железобетонными включени€ми и монолитным перекрытием. —оединение стен с антисейсмическим по€сом осуществл€етс€ посредством выпуска арматуры. ƒл€ моделировани€ такого соединени€ необходимо шарнирное опирание антисейсмических по€сов на кирпичные стены верхнего этажа. Ёто обеспечено использованием коротких стержней достаточно большой жесткости (например, стальных) с шарниром на конце.

 ритерии расчета

–асчет армокаменных элементов осуществл€етс€ по предельным состо€ни€м первой груп-пы (по несущей способности) по следующим критери€м [1]:

  • центральное-сжатие (п. 4.1);
  • внецентренное сжатие (п. 4.7, 4.10);
  • центральное-раст€жение (п. 4.19);
  • срез (п.4.20).
ѕрочностной расчет и подбор армировани€ железобетонных перемычек может быть осу-ществлен как дл€ железобетонных ригелей пр€моугольного сечени€.

–езультаты расчета вывод€тс€ в виде коэффициентов использовани€ по моменту и по продольной силе дл€ каждого критери€ (рис. 2-3). ≈сли дл€ всех конструктивных элементов коэф-фициенты использовани€ меньше 1, то условие прочности кирпичных стен выполнено. ‘ильтры диалогового окна конструктивных элементов позвол€ют отобразить в списке только те элементы, прочность которых не обеспечена. “акие элементы можно выделить и на расчетной модели.

¬ рассматриваемом примере расчета армирование каменных конструктивных элементов не требуетс€. ѕри этом необходимо выполнить конструктивное армирование, предусмотренное п. 7.6.13 [3].

¬ыводы: APM Structure3D позвол€ет выполн€ть расчет пространственной схемы, определить усили€ в элементах и осуществить проверки конструктивных элементов комплексных конструкций (стальных, железобетонных, каменных, дерев€нных), к которым относитс€ большинство проекти-руемых зданий.

Ћитература

  1. —Ќиѕ II-22-81*  аменные и армокаменные конструкции
  2. —ейсмостойкое строительство зданий. ѕод ред. ».Ћ.  орчинского ”чебное пособие дл€ вузов. ћ., ¬ысша€ школа, 1971 г., 320 с.
  3. —ѕ 31-114-2004 ѕравила проектировани€ жилых и общественных зданий дл€ строительства в сейсмических районах.

„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ќадо ли жалеть свои мозги?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2023 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.