Нагрузки на фундамент лира сапр

Обновлено: 28.04.2024

То, чего долго ждали все наши пользователи, наконец свершилось: в ПК ЛИРА 10.6 появился новый конечный элемент 57 – «Свая», реализующий положения СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Появление этого конечного элемента значительно расширяет возможности программного комплекса, при расчёте зданий на свайных фундаментах, позволяет делать такие расчёты быстрее и точнее. Если ранее пользователям ПК ЛИРА приходилось моделировать сваи 56 КЭ, при этом их жесткость высчитывалась либо в сторонних программах, либо вручную, то теперь все сделает программа, необходимо лишь ввести исходные данные.

Реализация

В ПК ЛИРА 10.6 реализованы следующие расчётные ситуации:

Одиночная свая (п.п.7.4.2 – 7.4.3, СП 24.13330.2011);

Свайный куст (п.п. 7.4.4 – 7.4.5, СП 24.13330.2011);

Условный фундамент (п.п. 7.4.6 – 7.4.9, СП 24.13330.2011);

При этом принимаются следующие допущения:

- Условно принято, что несущая способность сваи обеспечена; - Грунт, на который опирается свая, рассматривается, как линейно-деформируемое полупространство; - Выполняется соотношение: (l – длина, d - приведенный диаметр ствола сваи).

Реализованы следующие типы свай (рис. 1):

При этом конец сваи может быть, как заостренным, так и булавовидным.

Рис. 1. Типы свай. ПК ЛИРА 10.6

Расчёт одиночной сваи

Для каждой сваи, будь она одиночной или в составе куста/условного фундамента, задаются следующие параметры (рис. 2):

Длина сваи

Количество участков разбиения – чем больше это число, тем точнее производится расчет

Модуль упругости ствола – характеристика материала из которого изготовлена свая;

Коэффициент Пуассона материала;

Глубина от поверхности земли, на которой не учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности (при сейсмических воздействиях).

Объёмный вес материала сваи.

Рис. 2. Задание параметров сваи. ПК ЛИРА 10.6

Параметры расчёта для одиночной сваи задаются при нажатии на кнопку «Вычисление жесткости одиночной сваи» (Рис. 3).

Рис. 3. Параметры для вычисления жесткости сваи. ПК ЛИРА 10.6

При этом боковой коэффициент постели на поверхность сваи вычисляется по формуле:

, где К — коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю (Приложение В, таблица В.1); γс — коэффициент условий работы грунта. Для одиночной сваи γс =3.

Расчёт осадки одиночной сваи производится в соответствии с СП 24.13330.2011: для сваи без уширения по п. 7.4.2 а, для сваи с уширением по п. 7.4.2 б.

Расчёт свайного куста

Для создания свайного куста необходимо вызвать команду «Группы свай», которая находится на панели инструментов либо в пункте меню «Назначения». Для задания свайного куста необходимо выделить группу свай, которая будет входить в куст и нажать на кнопку «Добавить свайный куст» (рис. 4).

Рис. 4. Задание свайного куста. ПК ЛИРА 10.6

Методика расчета свайного куста соответствует п. п. 7.4.4 – 7.4.5 СП 24.13330.2011. При этом жесткостные характеристики сваи вычисляются автоматически в Редакторе грунта, для чего в последнем таблица задания физико-механических характеристик дополнилась четырьмя столбцами (рис. 5):

Показатель текучести «IL» для пылевато-глинистых грунтов;

Коэффициент пористости «e» для песчаных грунтов;

Коэффициент пропорциональности «К», который можно задать численно, либо интерполировать выбором грунта из колонки «Тип грунта для свайного основания»;

Рис. 5. Таблица физико-механических характеристик ИГЭ. ПК ЛИРА 10.6

В параметрах расчёта (рис. 6) появилась новая вкладка – «Сваи», в которой указываются необходимые для расчёта параметры:

k — коэффициент глубины под пятой (п.7.4.3 СП 24.13330.2011);

γ_c — коэффициент условий работы для расчета свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента (п. В.2, Приложение 2, СП 24.13330.2011);

γ_с а — коэффициент уплотнения грунта при погружении сваи, учитывается для понижения коэффициента пропорциональности К при работе свай в составе куста (п. В.2, Приложение 2, СП 24.13330.2011).

Рис. 6. Вкладка расчёт свай. ПК ЛИРА 10.6

Расчет осадки Свайного куста производится согласно п. п. 7.4.4 - 7.4.5 СП 24.13330.2011. При расчете осадок группы свай учитывается их взаимное влияние. Расчет коэффициента постели Сz грунта на боковой поверхности сваи, с учетом влияния свай в кусте, производится, как для одиночной сваи, но коэффициент пропорциональности К умножается на понижающий коэффициент αi.

Взаимное влияние осадок кустов свай учитывается так же, как при расчете условных фундаментов. Расчет жесткостей свай в свайных кустах происходит по той же методике, что и для одиночных свай, но с учетом их взаимовлияния как в кусте, так и между кустами.

Расчет условного фундамента

Задание условного фундамента от свайного куста отличается лишь тем, что в «Группе свай» выбирается пункт «Условный фундамент». Также необходимо задать дополнительно Аcf — площадь условного фундамента и способ расстановки свай — рядовой или шахматный.

Геологические условия, а также физико-механические характеристики грунтов основания задаются в Редакторе грунта.

Полная осадка свайного поля фундамента определяется по формуле:

Где: — осадка условного фундамента,

— дополнительная осадка за счет продавливания свай на уровне подошвы условного фундамента,

—дополнительная осадка за счет сжатия ствола сваи.

Дополнительная осадка за счет сжатия ствола сваи - вычисляется по формуле:

Нахождение осадки условного фундамента, а также расчет взаимовлияния групп свай (в том числе и свайных кустов) возможно производить по аналогии с плитными фундаментами по 3-м различным методам:

Метод 1 - модель основания Пастернака,

Метод 2 - модель основания Винклера-Фусса,

В случае, если расчёт производится в модуле Грунт, необходимо, как для расчёта пластинчатых элементов, назначить сваям начальную нагрузку, которую потом можно будет уточнить с помощью функции преобразования результатов в исходные данные (рис. 7). Это делается в команде «Упругое основание».

Рис. 7. Назначение сваям начальной нагрузки. ПК ЛИРА 10.6

После расчёта в модуле Грунт, вызвав функцию «Анализ модели», можно отследить осадки, жесткости, и прочие параметры свай и грунта (рис. 8).

Рис.8. Визуализация расчёта. ПК ЛИРА 10.6

Таким образом, мы рассмотрели новую функцию, появившуюся в ПК ЛИРА 10.6, которая позволяет рассчитывать здания на свайных фундаментах.

Фундаментные плиты зданий, как правило, моделируются в виде пластинчатых элементов на упругом основании. Роль вертикальной связи выполняют граничные условия виде коэффициентов постели. Для обеспечения геометрической неизменяемости здания в горизонтальных направлениях (вдоль осей X и Y) следует наложить граничные условия в плоскости фундаментной плиты. Как известно, для обеспечения геометрической неизменяемости тела на плоскости достаточно наложить 3 связи, не пересекающиеся в одной точке. Бывает, что на практике расчетчики закрепляют фундаментную плиту в только трех узлах. Подобное закрепление может привести к резким всплескам усилий в местах наложения связей, а соответственно и армирования:

Если фундаментная плита имеет оси симметрии, то связи лучше задавать по линиям симметрии. Для линии параллельной оси X следует запретить перемещение по направлению оси Y и наоборот. Т.е. по следующей схеме:

Наложенные таким образом связи не будут приводить к всплескам усилий в конечных элементах фундаментной плиты, а плита при этом остается неподвижной в горизонтальной плоскости. При этом при подборе армирования также будет учтена мембранная группа усилий.

Другой вариант задания граничных условий — применения связей конечной жесткости КЭ 56. При использовании данного варианта во все узлы фундаментной плиты вводятся одноузловые конечные элементы 56 типа. В описании типа жесткости данного конечного элемента следует задать жесткостные характеристики в горизонтальном направлении — Rx и Ry:

Значения Rx и Ry можно определить, зная количество n элементов 56 типа (равно количеству узлов фундаментной плиты, в которые вводятся эти элементы) и величину сдвиговой жесткости основания K_x/y:

Жесткость основания в горизонтальной плоскости Kx/y может быть определена из решения статической задачи о штампе на упругом основании [1] стр. 25:

где А — площадь фундамента; Е — модуль деформаций грунта основания; ν — коэффициент Пуассона грунта основания, ωz и ωx — коэффициенты, зависящие от соотношения сторон фундамента a и b.

Другой подход к определению K_x/y базируется на решении задачи о колебаниях штампа на упругом основании [2] стр. 97:

где А — площадь фундамента, Cz — коэффициент упругого равномерного сжатия.

Во второй схеме задаю плитами подушку и саму балку для последующего определения коэффициентов постели по модели грунта! В этом случае я получаю переменный по длине ленты коэффициент постели, но, наверняка, более или менее достоверный коэффициент, т.к. задана модель грунта!! Недостатком в этом случае является то, что мне придется либо усреднять этот коэффициент для задания на стержневые элементы из первой схемы, либо кропотливо вводить его переменно для каждого малого участка первой схемы! Ведь мне в конце концов придется армировать тавр в Лира Арм а не пластину!

В первой схеме можно все это сделать более проще, как я понимаю! Через вкладку жесткости-коэфициенты постели С1 и С2 и по кнопке расчет С1 и С2!! Но вот в чем принципиальный недостаток, по моему мнению, этого метода. Здесь мне необходимо вести сосредоточенную нагрузку и размеры подошвы!!И это меня бесит больше всего. Какую именно нагрузку вводить. Собранную на 1 м ленты, причем наиболее нагруженной, или брать места пересечения лент и распределять нагрузку на все 4 направления от пересечения, и брать по максимуму!! Определить общую нагрузку от всего здания через вкладку просуммировать нагрузки и отнести ее к площади подошвы всей ленты, (периметр лент помноженный на его ширину). Не понятно какие размеры подошвы в этом случае задавать!! Ширину помноженную на погонный метр или общую площадь всего фундамента. И при всем при этом, если даже я получу этот самый коэффициент этим способом, то он ведь будет постоянным по всей длине лент, хотя в действительности и ежу ясно, что это не так.

А я еще молчу про определение осадок, про определение горизонтальных перемещений от сейсмики, про добор 85-90% процентов модальной массы от сейсмики!! Ведь при сейсмике коэффициенты постели возрастают в приблизительно 10 раз. Или правильным будет создать еще парочку схемок с защемлением и увеличенными коэффициентами постели. Чисто для определения горизонтальных перемещений и добора 85-90% модальной массы.
А может правильным будет определение только лишь усилий в Лире с последующим ручным определением армирования??

Кто, что может посоветовать по этому поводу!! Буду очень рад любым советам и замечаниям??

Расчет конструкции в ЛИРА САПР

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.

Так как Лира-САПР не может самостоятельно прикладывать нагрузку к площадям и распределять ее на балки с учетом грузовых площадей, используется программный комплекс Robot Structural Analysis Professional.

В нем, либо в Tekla Structures задаются площади с единичной нагрузкой. Robot Structural Analysis Professional автоматически распределяет заданную единичную нагрузку на балки. Полученная схема передается в Лира-САПР. Геометрия проверяется на корректность.

Просматриваются направления местных осей элементов. Задаются шарниры и опоры. При передаче из Tekla Sturctures автоматически передаются жесткости и материалы.

Схема упаковывается и проверяется на геометрическую изменяемость.

Проверяются все ли жесткости стрежней передались корректно, правки. Задаются дополнительные характеристики сечений.

Оценить проект

Ваша заявка принята.
Мы скоро свяжемся с Вами!

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

Примеры расчетных моделей

Примеры готовых проектов

Расчетные модели металлоконструкций

Пример чертежей КМ эстакады

Ваша заявка принята. Мы скоро свяжемся с Вами.
Спасибо!

Согласие на обработку персональных данных

У зв'язку з великою кількістю неіснуючих підписок на оновлення форуму була проведена очистка. Якщо ви перестали отримувати повідомлення з оновленнями, прохання провести підписку знову.

Здравствуйте!
Пытаюсь рассчитать фундаменты под монолитное каркасное здание, состоящее из нескольких независимых блоков.
Каркас смоделирован в Архикаде, подредактирован в Сапфире (2015) и импортирован с донастройкой в Лиру-САПР (2013). Все через IFC.
В основании смоделирован грунт по реальной геологии.
Вопросы:
1. Блоки независимы (я так надеюсь, несмотря на цепочку программ), по-этому виден перепад осадок в деформационных швах. Учитывает ли Лира их влияние друг на друга при определении вертикальных перемещений?
2. Почему размер перемещий/осадок и их характер распределения для Визора и Грунта - громадно разный (например, максимальный ~200мм (Визор) и ~110мм (Грунт), метод 3)? Метод 3 - вроде бы как рекомендован Лирой?
3. Напряжения Rz, я так понял - это не среднее давление под подошвой? Потому как заметил, что распределение осадок почти обратно пропорционально этому напряжению.
4. Как получить среднее давление под подошвой фундамента для сравнения с расчетным сопротивлением грунта основания?

Взаимовлияние учитывается.
Вы Rz определяете от какой комбинации нагрузок (согласно нагрузок, учитываемых в СП по основаниям), а от какой выполняли последовательный пересчет (у вас мозаики Pz и Rz одинаковы при рассмотрении расчетной комбинации для Rz)? Метод методом, а порядок расчета и правильность учета нагрузок никто не отменял. Чистое совпадение вряд ли получите, т.к. Грунт не учитывает жесткость надфундаментных конструкций по сравнению с Визором.
Принцип среднего находится из определения - одно значение. Среднее напряжение можно определить, просуммировав нагрузки с "правильными" коэффициентами и поделив на площадь фундамента. А оно для вашей расчетной схемы обосновано? Про фундамент ни слова. И не понятно, вы оцениваете надвиг фундаментов; интересно увидеть ваше решение граничных условий для каждого блока в единой задаче, не могу посмотреть файл, пока нет возможности.

Здравствуйте! Спасибо за то, что откликнулись!

Разделил 3-4 и 5-6, в связи с невозможностью подобрать общий коэффициент надежности или длительности.

По поводу Pz и Rz, они у меня на доли десятых разные. В целом, действовал по видео примерах Лиры-САПР. Прошло 5 итераций.

Цитата
Грунт не учитывает жесткость надфундаментных конструкций по сравнению с Визором.

Это я понимаю, но вот когда фундамент столбчатый, то неучет разности осадок определенно приведет к беде. А результаты, особенно по распределению, в двух программах при одинаковых методах расчета - расстраивают.

Цитата
Среднее напряжение можно определить, просуммировав нагрузки с "правильными" коэффициентами и поделив на площадь фундамента.

Я так понимаю нагрузкой на фрагмент по РСН? Просто, хотелось бы, максимально автоматизировать процесс.

в расчете участвует "сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям", если комбинация такова, значит, все верно. Только не увидел учет длительности, про ветер и снег нормативных загружений не увидел. Не совсем понятно, зачем было отдельно вводить расчетные и нормативные загружения.
Под Грунтом я имел в виду систему Грунт, поэтому (учет жесткости надфундаментных конструкций в Визоре) есть разница в системе Грунт и Визор, смотреть нужно по Визору. Поскольку фундамент столбчатый, нельзя оценивать только средние напряжения, в вашем случае средние нужно определять для каждого фундамента отдельно, а также проверять допустимость эксцентриситета по краевым/угловым напряжениям.
Можно и по РСН, а потом в табличном редакторе просуммировать данные.

Читайте также: