Продолжаем построение модели каркаса здания, в рамках данной статьи выполним посадку задания на грунт и рассчитаем каркас с учётом упругого основания.
Доработка модели здания в САПФИР
Упругое опирание нижних лестничных маршей
После того как под несущими конструкциями здания будет смоделирован фундамент (данная операция была выполнена в предыдущей статье), подбетоку под нижние лестничные марши следует отредактировать: удалить установленные связи по оси Z и задать коэффициент упругого основания С1 – это позволить избежать ситуации, когда здание начнёт опираться на лестничные марши, из-за того, что они имеют неподвижные опоры.
Величину С1 принимаем такой же, как для соседних фундаментов, по результатам расчёта в модели грунта.
Эту операцию следует выполнить для нижнего марша каждой лестницы.
Горизонтальное закрепление фундамента
Выполним закрепление фундамента здания по горизонтали, для этого воспользуемся соответствующим свойством фундаментной плиты в САПФИР.
На иллюстрации показана настройка Cx,y для фундамента лифтовой шахты, данные для настройки остальных типов фундаментов приведены в таблице.
Горизонтальная жёсткость фундамента определяется по СП 26.13330.
Начальное давление под подошвой фундаментов
Определим начальное давление под подошвой фундамента, для этого, предварительно, в расчётной модели в Визоре придётся создать новый столбец РСН, куда должны войти нормативные длительные нагрузки. Переход к нормативным значениям нагрузок с учётом длительности выполняется по формуле 1/Yf*Кд, где
Yf – коэффициент надёжности по нагрузке;
Кд – доля длительности нагрузки.
Для каждого типоразмера фундамента определим начальное давление под подошвой. На иллюстрации приведено вычисление начального давления как отношения нагрузки к площади фундамента. Для стен давление определяется на 1 м.п..
Назначим начальное давление Pz, определённое на предыдущем этапе, фундаментам в САПФИР. В свойствах фундаментных плит найдём соответствующий параметр, в открывшемся диалоговом окне переключим режим ввода на «Задать в виде численного значения» и введём посчитанные ранее значения Pz.
Дополнительно, создадим новое сочетание в таблице РСН для учёта нормативной длительной части нагрузок.
Подключение модели грунта и экспорт в Визор
Выполним подключение файла системы ГРУНТ к модели в САПФИР. Если в модели грунта остались нагрузки, которые использовались на этапе определения размеров подошвы фундамента, то их следует удалить. После подключения модели грунта, её необходимо спозиционировать так, чтобы скважина №3 располагалась на пересечении осей 1/А. Отметка Z=100 м.
Создадим расчётную модель и экспортируем её в Визор. После экспорта проверяем модель, убеждаемся, что она связана с грунтом и в ней присутствуют все приложенные в САПФИРе нагрузки.
Доработка модели грунта
В модель грунта также необходимо внести доработки. Следует отметить, что данную часть работы возможно выполнить только после посадки здания на грунт, что было сделано выше.
Моделирование котлована и нагрузки от стен
При расчёте упругого основания необходимо учесть наличие фундаментов, на которые опираются наружные самонесущие стены 1 этажа, а также вес котлована и обратной засыпки в пятне здания. Эти данные могут быть учтены при помощи объекта «Нагрузка» в модели грунт. Для удобства, «пятна» нагрузок, могут быть смоделированы в САПФИРе, в соответствии с расположением других объектов. При моделировании нагрузок используем инструмент «Штриховка».
На иллюстрации приведены нагрузки 2-х видов:
1 Нагрузка, моделирующая котлован (под зданием и с отступом 5 м от координационных осей);
2 Нагрузка, моделирующая фундамент наружных самонесущих стен (была посчитана нами ранее https://dzen.ru/a/Z1LrOcLRhX-0zLTm);
Не стоит пытаться смоделировать нагрузки, моделирующие котлован под зданием единым пятном – это довольно трудоёмко, к тому же в системе ГРУНТ их вероятнее всего придётся разбить для упрощения вычислений.
После моделирования, нагрузки следует импортировать в ГРУНТ, после чего откорректировать отметку и интенсивность нагрузок. Отметка приложения – 97 м, одинакова для всех. Интенсивность определяется исходя из функционального назначения:
1 Нагрузка моделирующая котлован – 0.01 т/м2. Для данных нагрузок нужно отключить показ результатов;
2 Нагрузка, моделирующая стены 1.995+7.5=9.495 т/м2:
- стена на 1-м этаже – 0.782/0.4=1.955 т/м2;
- стена из блоков ФБС в подвале – 2.5*3=7.5 т/м2;
Величины нагрузок могут быть посчитаны вручную или взяты из САПФИРа.
Для вновь импортированных нагрузок следует отключить показ результатов, чтобы не осложнять процесс проверки фундаментов под несущие конструкции.
Пробный расчёт фундаментов
Выполним пробный расчёт фундамента в ГРУНТе, чтобы убедиться в работоспособности созданной модели упругого основания. Минимальную глубину сжимаемой толщи назначаем равной 0.5*b (0.5*0.9=0.45 м). После расчёта проверяем осадку здания, а также соотношение Sz/R. Расчёт выполняется методом 2.
Следует понимать, что осадка, показанная в грунте, не является окончательным результатом расчёта, а служит лишь для оценки деформаций основания без учёта жёсткости фундамента и вышележащих конструкций. Осадку здания следует проверять расчётом в Визоре.
Расчёт каркаса на упругом основании
Проверка осадок
Выполним расчёт каркаса на упругом основании с итерационным уточнением коэффициентов постели. Отпор грунта прикладываем от РСН с нормативными длительными нагрузками. Порядок выполнения итераций описан в статье https://liraserv.com/kb/4/127/.
После расчёта анализируем величину осадки фундамента, максимальная осадка составляет 11.9 мм, что не превышает допустимую величину 100 мм, установленную в таблице Г.1 СП 22.13330.2016, п.1 здания с железобетонным каркасом.
Относительная разность осадок
Проанализируем относительную разность осадок между фундаментами колонн в осях 1/Г, 1/Д и фундаментом стены подвала.
1 Колонна в осях 1/Г: deltaS/L=8.3/3130=0.0027;
2 Колонна в осях 1/Д: deltaS/L=5/3033=0.0016;
По результатам видно, что относительная разность осадок фундаментов колонны в осях 1/Г и стены подвала превышает допустимую величину 0.002, установленную в таблице Г.1 СП 22.13330.2016, п.1 здания с железобетонным каркасом. На основании этого делаем вывод о том, размеры фундамента под колонной в осях 1/Г необходимо увеличить.
Откорректируем размер фундамента в осях 1/Г – увеличим его размер вдоль оси 1 на 600 мм.
После внесения корректировок, выполняем повторный расчёт с уточнением коэффициентов постели и сравниваем относительную разность осадок с предельно допустимой.
Колонна в осях 1/Г: deltaS/L=3/3130=0.00096;
По результатам видно, что относительная разность осадок фундаментов колонны в осях 1/Г и стены подвала не превышает допустимую величину 0.002, установленную в таблице Г.1 СП 22.13330.2016, п.1 здания с железобетонным каркасом.
Подбор армирования
После уточнения коэффициентов постели, выполним статический расчёт и проанализируем результаты подбора армирования. Задача – удостовериться, что во всех элементах схемы, которым были назначены материалы для расчёта по СП 63.13330.2018, армирование подбирается, благодаря чему можно будет сделать вывод, что принятых размеров сечений элементов, классов бетона и арматуры достаточно для обеспечения прочности и трещиностойкости конструкции.
По результатам анализа делаем вывод: принятых размеров конструкций, а также классов бетона и арматуры достаточно для подбора армирования.