| Завантажити статтю у форматі PDF - 365 Кбайт
Практика сучасного проектування показала, що розрахунки монолітних конструкцій, складних за конфігурацією та формою, практично завжди пов'язані з проблемою їх коректного моделювання при створенні розрахункової схеми для використання в універсальних розрахункових програмах. Зокрема це стосується моделювання конструкцій, що зводяться в умовах ускладненого рельєфу місцевості. Велика мінливість як наслідок, невизначеність параметрів жорсткості природних підстав призводить до багатоваріантності завдання вихідних даних розрахунку.
У комплексі SCAD для врахування мінливості параметрів розрахункової моделі реалізовано спеціальний режим «Варіація моделей », який передбачає можливість обробки результатів розрахунку кількох близьких варіантів розрахункової схеми.Близькість варіантів тут слід розуміти в тому сенсі, що вони є топологічно подібними, містять однакову кількість вузлів і елементів і допускають лише певні відмінності між зіставними розрахунковими моделями. Наприклад, можна використовувати різні типи кінцевих елементів, змінювати жорсткі параметри, умови примикання, коефіцієнти ліжка основи
Практичне застосування режиму варіації моделей ми розглянемо на реальному прикладі: при проектуванні бізнес-центру в підмосковному місті Щелково потрібно було визначити вплив карстового провалу під фундаментною плитою на результати розрахунку міцності будівлі.
Будівля бізнес-центру (рис. 1) знаходиться на березі річки та має три різноповерхові надземні частини (3, 5 та 9 поверхів).
Ліва (триповерхова) частина будівлі призначена для розміщення офісних приміщень із демонстраційним залом на першому поверсі та конференц-залом на третьому. У правому крилі розміщуються торгові та офісні приміщення (відповідно на 1-2 та 3-9 поверхах). Підземна частина включає підвал і технічний поверх. Ліва та права частини розділені деформаційним швом, що дозволило виконати їхній розрахунок шляхом створення окремих розрахункових схем. Далі йтиметься про більш високу праву частину споруди.
У розрахункову схему цієї частини (рис. 2) були включені такі несучі конструктивні елементи:
- монолітна залізобетонна фундаментна плита з перехресними стрічками та системою контрфорсів за висотою технічного поверху;
- монолітні залізобетонні стіни підземної частини;
- монолітні залізобетонні діафрагми жорсткості;
- монолітні залізобетонні перекриття (балочні в рівні 1-3 поверхів та безбалочні вище);
- монолітні залізобетонні колони з кроком від 4 до 6,7 м-коду.
Зовнішні стіни, що є пінобетонними блоками з утеплювачем і облицюванням, включалися у вигляді розподіленого навантаження по контуру плит перекриття в зоні спирання.
За результатами інженерно-геологічних досліджень район розташування бізнес-центру визнаний потенційно карстонебезпечним. Необхідність враховувати можливість карстового провалу під фундаментною плитою, причому без можливості заздалегідь визначити конкретну точку провалу, веде до виконання розрахунків в умовах невизначеності параметрів розрахункової моделі. Завдання полягало в тому, щоб, виходячи з можливого розміру карстової вирви, розглянути різні варіанти її виникнення. З погляду пружності основи моделювання такої лійки характеризується завданням нульової жорсткості ґрунту під нею.
Перший розрахунок проводився для конструкції на природній основі без карстової вирви. При цьому були виявлені найбільш проблемні місця в рівні фундаментної плити: максимально навантажені колони, зони з найбільшими переміщеннями і напругами в плиті. Потім було створено ще сім моделей з провалом, що утворився, радіусом три метри (рис. 3). Моделі відрізнялися варіантами розташування карста: під найбільш навантаженими колонами, у місцях перетину діафрагм, у кутах і по сторонах споруди - як це рекомендує СП 50-101-2004 (п. 6.11.13).
Далі, зрозуміло, потрібно провести спільний розрахунок та отримати узагальнені результати. Для виконання розрахунку за декількома моделями було створено новий проект у режимі «Варіація моделей», що включає список файлів завдань, що входять до пакету (рис. 4).
Таким чином, результати розрахунку за різними варіантами розрахункової моделі об'єдналися в єдиний масив, що дозволило виконати режими визначення розрахункових поєднань зусиль(РСУ), створити комбінації завантажень, підібрати армування в елементах залізобетонних конструкцій. При цьому потрібно вказати логічний взаємозв'язок між варіантами навантажень, заданих у кожному окремому завданні, врахувати взаємовиключення.
Проведений аналіз дозволив порівняти результати розрахунку, виконані лише з однієї з моделей, з узагальненими результатами (розрахунок як варіації моделей з урахуванням семи варіантів освіти провалу). Наприклад, на рис. 5 видно зміну як значення переміщення осі Z рівні фундаментної плити, а й картини переміщень (угорі — варіант без карстової воронки, внизу — воронка у верхньому правому куті плити).
Підбір арматури в фундаментній плиті, проведений на базі узагальнених РСУ з Варіації моделей, також має ряд відмінностей від результатів розрахункової схеми без утворення карсту. Нижня арматура по осі X і Y (при кроці 20 см), що спочатку має розкид від 5d14 до 5d28 (рис. 6 - внизу), дає узагальнений результат з армування від 5d16 до 5d32 (рис. 6 - вгорі).
Верхня арматура спочатку лежить у діапазоні від 5d8 до 5d16, а узагальнений результат збільшує його: від 5d10 до 5d18 (рис. 7).
Важливість такого узагальнення очевидна: отримані результати розрахунків не залежать від того, де саме під фундаментною плитою відбудеться утворення карстової вирви. Аналіз параметрів міцності всіх інших конструктивних елементів моделі (колон, балок, стін, перекриттів) і оцінка стійкості конструкції також проводяться в режимі варіаційного розрахунку. Це дозволяє врахувати особливості очікуваної поведінки конструкції, тобто підвищити якість розрахункового аналізу під час проектування.
Пошук рішення в умовах невизначеності вихідних параметрів - завдання трудомістка, пов'язана змножинними перерахунками. Швидкодія та зручний інтерфейс найновіших релізів ПК SCAD версії 11.1 дозволяє отримати необхідні результати цілої серії завдань, а також виконати їх детальний спільний аналіз та узагальнення.
