Принцип работы системы МЕТЕОР
Система МЕТЕОР (МЕТод Единого Обобщенного Результата) предназначена для объединения результатов расчета нескольких расчетных схем с одинаковой топологией в единый обобщенный результат (ЕОР).
Информацию о работе в системе МЕТЕОР, можно найти в статье https://rflira.ru/kb/101/1210/. Там же изложены требования к расчётным моделям, для обеспечения корректной работы системы.
Использование системы МЕТЕОР на примере железобетонного каркаса
По заданию требуется рассчитать железобетонный каркас 12-этажного здания. Основные несущие конструкции здания:
- Вертикальные: ж.б. колонны и монолитные ж.б. стены;
- Горизонтальные: безбалочные плиты перекрытия;
- Фуднамент: монолитная плита;
Здание расположено в сейсмически активном районе, вследствие чего, помимо расчёта на эксплуатационные и климатические нагрузки, потребуется выполнить расчёт на сейсмические воздействия, с учётом увеличения коэффициентов постели под фундаментной плитой в 10 раз, что невозможно реализовать в одной расчётной модели.
Описание расчётной модели здания
Расчётная модель здания состоит из следующих элементов:
- Стержневые вертикальные элементы, моделирующие колонны;
- Пластинчатые вертикальные элементы, моделирующие монолитные стены;
- Пластинчатые горизонтальные элементы, моделирующие перекрытия и фундаментную плиту;
Граничные условия расчётной схемы:
- В направлении оси Z – коэффициенты постели С1 по фундаментной плите;
- В направлении осей Y и X – КЭ56 с заданными параметрами Rx, Ry, моделирующими трение фундамента по грунту (подробнее в статье https://rflira.ru/kb/110/1292/);
Нагрузки, действующие на здание, приложены к расчётной модели в различных зугружениях:
Ветровая нагрузка приложена с учётом пульсации по СП 20.13330.2016, для определения собственных колебаний выполнен сбор масс для динамичесих воздействий.
Также, следует откорректировать вид загружений 1…10 на неактивные. Это необходимо сделать во избежание двойного учёта этих загружений при объединении этих задач, однако, допускается выполнить данную операцию позже – в момент создания обобщённой задачи. Подробнее об этом далее – в статье.
Создание расчётной модели для расчёта на сейсмические воздействия
Поскольку, для корректной работы системы МЕТЕОР, топология схем должна полностью совпадать (подробнее см. здесь https://rflira.ru/kb/101/1210/), рациональнее всего будет создать копию исходной схемы и вносить в неё корректировки не затрагивая количество и расположение узлов и элементов.
В созданную копию расчётной модели внесём следующие изменения:
1 Удаление статических и пульсационных ветровых нагрузок;
2 Задание сейсмических нагрузок, сбор масс для сейсмики;
3 Корректировка таблиц РСУ и РСН;
4 Увеличение коэффициентов постели С1 в 10 раз;
5 Корректировка жёсткостей КЭ56, моделирующих трение фундамента по грунту;
6 Создание связей в узлах фундаментной плиты по направлениям Y, X;
Корректировка списка загружений. Создание сейсмических нагрузок
Вместо динамических нагрузок от пульсации ветра, вводим, в таблице динамических загружений, сейсмические воздействия по СП 14.13330.2018 (Модуль 56).
Значения расчётных коэффициентов в соответствие с нормами СП 14.13330.2018 с Изменением 1:
Коэффициент ответственности сооружения К0 (табл. 5.3) – 1;
Коэффициент учёта допускаемых повреждений К1 (табл. 5.4) – 0.3;
Коэффициент рассеивания энергии Кпси (табл. 5.5) – 1;
Направляющие косинусы сейсмического воздействия задаются (в данном примере) по направлению глобальных осей CX=1 (для сейсмики по Х) и CY=1 (для сейсмики по Y).
Если здание или сооружение имеет сложную конфигурацию в плане, для того чтобы правильно направить сейсмическое воздействие, следует предварительно выполнить модальных анализ (динамическое воздействие модуль 100). В протоколе решения будут указаны направляющие косинусы по разным формам собственных колебаний.
Сбор масс для динамики выполнен в соответствии с табл. 5.1 СП 14.13330.2018:
Постоянные загружения – 0.9
Временные длительные – 0.8
Кратковременные (на перекрытия и покрытия) – 0.5
В соответствии с указаниями норм, корректируем таблицу сбора масс для динамики
Корректировка таблиц РСУ и РСН
В таблице РСУ следует настроить параметры сейсмических загружений:
- убедиться, что выполняется учёт знакопеременности;
- взаимоисключить сейсмические загружения;
В таблице РСН, следует создать сочетания нагрузок в соответствии с настройками в РСУ.
Увеличение коэффициентов постели С1 в 10 раз
Для учёта изменения механических свойств грунта при динамических воздействиях, следует увеличить коэффициенты постели С1 в 10 раз. Для выполнения этой операции, в ПК ЛИРА САПР, предусмотрена специальная функция для умножения коэффициентов постели на число, заданное пользователем. Подробнее о данной функции, можно узнать в статье https://rflira.ru/kb/110/736/.
Модель грунта, если она была подключена к файлу, можно отключить.
Корректировка жёсткостей элементов КЭ56
Жёсткости одноузловых элементов, моделирующих трение фундамента о грунт, следует откорректировать так, чтобы значение параметров Rx, Ry было бы пренебрежимо малым.
Для закрепления фундамента от горизонтальных перемещений, следует применить другой способ задания граничных условий, который обеспечит более корректную работу схемы при динамических воздействиях, однако удалять КЭ56 нельзя – должна быть сохранена топология схемы.
Создание связей в узлах фундаментной плиты по направлениям Y, X
Наиболее подходящий способ задания граничных условий, при расчёте здания с фундаментной плитой на динамические воздействия, будет установка связей в узлах плиты по направлению глобальных осей Х и Y. Устанавливать связи одновременно во всех узлах некорректно, т.к. это приведёт к потере мембранной группы усилий. Также, неверно будет устанавливать связи точечно, т.к. это может привести к концентрации напряжений в фундаментной плите.
Наиболее корректный способ установки связей – «крестом», когда в плоскости плиты выделяют ряд узлов вдоль оси Х и устанавливают на них связи по направлению оси Y и наоборот для ортогонального направления. Подробнее о таком способе можно прочитать в статье https://rflira.ru/kb/110/1292/.
После внесения корректировок, расчётную модель следует сохранить и выполнить расчёт с контролем параметров. Помимо статического и динамического расчёта, следует выполнить расчёт РСУ и РСН. После завершения расчёта, нужно проанализировать результаты расчёта на сейсмику, а именно, следует убедиться, что конструкция набирает нужное число модальных масс, подробнее об этом можно прочитать здесь https://rflira.ru/kb/105/651/. Убедившись в том, что результаты соответствуют требованиям нормативных документов, можно переходить к решению обобщённой задачи.
Работа в системе МЕТЕОР
Для запуска системы МЕТЕОР, следует закрыть все расчётные модели. Кнопка вызова диалогового окна, находится на вкладке «Расчёт».
В открывшемся диалоговом окне, следует указать, на базе каких результатов будет выполняться расчёт обобщённой задачи. Доступные варианты: РСУ, усилия, РСН, РСУ+. В рамках рассматриваемой задачи выбираем "на базе усилий".
Также, необходимо указать количество крановых и тормозных загружений, если они присутствуют (в данном проекте их нет). Коэффициент надёжности по ответственности принимаем равным 1.
После задания необходимых настроек, нажимаем «Выбрать задачу» в верхней правой части окна. Откроется окно выбора файла, в котором следует найти исходный файл решаемой задачи. После выбора расчётной модели, в строчках отобразятся загружения, заданные в выбранной расчётной схеме. Далее, таким же способом, добавляем вторую расчётную модель – в таблицу добавятся новые строчки с загружениями.
После добавления второй расчётной модели, следует откорректировать Виды загружений 1…10, их следует сделать неактивными. Эти загружения служат для сбора масс для сейсмического воздействия, но в ободщённой задаче их не следует учитывать вместе с теми же загружениями в первой задаче. Присвоение им вида «Неактивное» позволяет избежать двойного учёта загружений в расчёте внутренних усилий.
Операцию со сменой вида загружения, можно выполнить на этапе корректировки второй расчётной модели, однако, если Вы пропустили данный этап, можно откорректировать виды загружений в окне системы МЕТЕОР.
Когда все файлы задач будут загружены, нажимаем кнопку «Сохранить файл обобщённой задачи» внизу окна. Программа предложит имя файла «Каркас 12 этажей_NVM.t8m». Выбираем ту же директорию, где хранятся исходные файлы и сохраняем. После сохранения файла, нажимаем «Выполнить расчёт».
После завершения расчёта, откроется окно с обобщённой задачи, в котором можно будет выполнять подбор арматуры.
При подборе арматуры, программа будет выбирать самые невыгодные комбинации усилий из всех рассмотренных в обобщённой задаче моделей.
#Арматура #каркас #эпюра #сейсмология #землетрясение #проектирование зданий #многоэтажный дом
