| Изтеглете статията в PDF формат - 365 KB
Практиката на съвременния дизайн показва, че изчисленията на монолитни конструкции, сложни по конфигурация и форма, почти винаги са свързани с проблема за правилното им моделиране при създаване на изчислителна схема за използване в универсални изчислителни програми. По-специално това се отнася до моделирането на конструкции, издигнати в условия на сложен терен. Голямата променливост и в резултат на това несигурността на параметрите на твърдост на естествените основи води до многовариантност на задаването на първоначалните данни за изчислението.
В комплекса SCAD, за да се вземе предвид променливостта на параметрите на изчислителния модел, е въведен специален режим "Вариация на модели ", който осигурява възможност за обработка на резултатите от изчислението на няколко близки варианта на изчислителната схема.Близостта на опциите тук трябва да се разбира в смисъл, че те са топологично сходни, съдържат еднакъв брой възли и елементи и позволяват само съвсем определени разлики между сравняваните изчислителни модели. Например, възможно е да се използват различни типове крайни елементи, да се променят параметрите на коравина, условията на съседство, коефициентите на базовото легло
Ще разгледаме практическото приложение на режима на вариация на модела, като използваме реален пример: при проектирането на бизнес център в град Щелково близо до Москва беше необходимо да се определи ефектът от карстов провал под фундаментната плоча върху резултатите от изчисляването на якостта на сградата.
Сградата на бизнес центъра (фиг. 1) е разположена на брега на реката и има три многоетажни надземни части (3, 5 и 9 етажа).
Лявата (триетажна) част на сградата е предназначена за офис площи с шоурум на първи етаж и конферентна зала на трети. В дясното крило са разположени търговски и офис площи (съответно на етажи 1-2 и 3-9). Подземната част включва сутерен и технически етаж. Лявата и дясната част са разделени от разширителна фуга, което дава възможност да се извърши изчислението им чрез създаване на отделни изчислителни схеми. След това ще говорим за по-високата дясна страна на сградата.
Следните носещи конструктивни елементи бяха включени в проектната схема на тази част (фиг. 2):
- монолитна стоманобетонна фундаментна плоча с напречни ленти и система от контрафорси по височината на техническия етаж;
- монолитни стоманобетонни стени на подземната част;
- монолитни стоманобетонни коравини диафрагми;
- монолитни стоманобетонни подове (греди на ниво 1-3 етажа и безгредови отгоре);
- монолитни стоманобетонни колони със стъпка от 4 до 6,7 m.
Външните стени, които са пенобетонни блокове с изолация и облицовка, бяха включени под формата на разпределен товар по контура на подовите плочи в опорната зона.
Според резултатите от инженерно-геоложките проучвания районът, в който се намира бизнес центърът, е признат за потенциално опасен от карст. Необходимостта от отчитане на възможността за карстов понор под фундаментната плоча и без възможност за предварително определяне на конкретната точка на този понор, води до изчисления при условия на несигурност в параметрите на изчислителния модел. Задачата беше да се разгледат различни варианти за възникването му, въз основа на възможните размери на понора. От гледна точка на еластичността на основата, моделирането на такава фуния се характеризира с настройка на твърдостта на почвата под нея на нула.
Първото изчисление е извършено за конструкция върху естествена основа без понор. В същото време бяха идентифицирани най-проблемните места на нивото на фундаментната плоча: най-натоварените колони, зоните с най-големи премествания и напрежения в плочата След това бяха създадени още седем модела с оформен наклон с радиус три метра (фиг. 3). Моделите се различават по подреждането на карста: под най-натоварените колони, в пресечните точки на диафрагмите, в ъглите и по стените на конструкцията - както се препоръчва от SP 50-101-2004 (клауза 6.11.13).
Освен това, разбира се, беше необходимо да се извърши съвместно изчисление и да се получат обобщени резултати. За извършване на изчислението за няколко модела е създаден нов проект в режим "Вариация на модели", който включва списък от файлове със задачи, които са включени в пакета (фиг. 4).
По този начин резултатите от изчисленията за различни варианти на изчислителния модел бяха комбинирани в един масив, което направи възможно изпълнението на режимите за определяне на проектните комбинации от сили(DCS), създаване на комбинации от товари, избор на армировка в елементи от стоманобетонни конструкции. В този случай беше необходимо да се посочи логическата връзка между случаите на натоварване, посочени във всяка отделна задача, за да се вземе предвид взаимното изключване.
Извършеният анализ даде възможност да се сравнят резултатите от изчислението, извършено с помощта само на един от моделите, с обобщените резултати (изчисление в режим на вариация на модела, като се вземат предвид седем варианта за формиране на спад). Например на фиг. Фигура 5 показва промяна не само в стойността на преместването по оста Z на нивото на фундаментната плоча, но и в схемата на преместванията (горе - вариант без карстова фуния, долу - фуния в горния десен ъгъл на плочата).
Изборът на армировка във фундаментната плоча, извършен на базата на обобщения DCS от "Варианти на модела", също има редица разлики от резултатите от проектната схема без образуване на карст. Долната армировка по осите X и Y (със стъпка 20 cm), първоначално с размах от 5d14 до 5d28 (фиг. 6 - в долната част), дава обобщен резултат на армировка от 5d16 до 5d32 (фиг. 6 - в горната част).
Горната арматура първоначално е в диапазона от 5d8 до 5d16, а обобщеният резултат я увеличава: от 5d10 до 5d18 (фиг. 7).
Важността на подобно обобщение е очевидна: резултатите от изчисленията вече не зависят от това къде точно под фундаментната плоча ще се образува дупка. Анализът на якостните параметри на всички останали конструктивни елементи на модела (колони, греди, стени, подове) и оценката на устойчивостта на конструкцията също се извършват в режим на вариационно изчисление. Това дава възможност да се вземат предвид характеристиките на очакваното поведение на конструкцията, тоест да се подобри качеството на проектния анализ по време на проектирането.
Търсенето на решение при условия на несигурност на първоначалните параметри е трудоемка задача, свързана смножество преброявания. Скоростта и удобният за потребителя интерфейс на най-новите версии на SCAD версия 11.1 ви позволява да получите необходимите резултати от цяла поредица от задачи, както и да извършите техния подробен съвместен анализ и обобщение.
