Это вторая статья из серии материалов по расчёту строительных конструкций дома культуры.
Конструктивные решения
Согласно конструктивным решениям, перекрытия над подвалом выполняются из многопустотных сборных железобетонных плит, которые опираются на стальные балки и стены из блоков ФБС.
В ходе создания расчётной модели необходимо смоделировать узел опирания плит перекрытий на балку, обозначенный на плане номером 1. Чертёж узла №1 представлен на рисунке:
При построении модели задаёмся правилом: нагрузки на плиты перекрытия прикладываются непосредственно к пластинам, из которых будут смоделированы плиты, при этом сами пластины не должны работать на изгиб, а должны выполнять роль жёсткого диска, воспринимая только мембранные усилия.
Создание расчётной модели
Построение модели осуществляется в ПК САПФИР. К моменту создания ригелей перекрытия в модели уже должны присутствовать стены подвала и столбы, на которые будут опираться ригели.
Моделирование ригелей
Построим ригели, в соответствии со схемой расположения балок перекрытия над подвалом:
Сечение ригелей принимаем по рабочим чертежам раздела Конструктивные решения – двутавр 40Ш1. В свойствах ригелей настраиваем следующие параметры:
- шарниры: UY1 UZ1, UY2, UZ2;
- плечо опирания – 195 мм, в соответствии с узлом 1;
Положение ригелей по высоте определяется по чертежам раздела Конструктивные решения.
Моделирование плит перекрытий
Для построения многопустотных плит перекрытий используется инструмент «Плита», толщину которой задаём равной 120 мм, для определения нагрузки от собственного веса, которая будет соответствовать собственному весу многопустотной плиты перекрытия. Для правильной работы модели очень важно настроить сопряжения плит перекрытий с другими конструкциями: ригели, стены, столбы, другие плиты перекрытия
Сопряжение плит с ригелями
Настройка сопряжения плиты с ригелем выполняется в следующем порядке:
1 включить режим аналитического представления (для настройки сопряжений с другими конструкциями этот режим должен быть включён заранее);
2 Отметить сегмент плиты, который опирается на ригели;
3 Настроить шарнирное сопряжение для этого сегмента;
Важный момент: на тот же самый ригель будет опираться ещё другая плита, которая пересечётся с рассматриваемой плитой, однако ввиду того что сопряжение плит шарнирное, передачи изгибающего момента с одной плиты на другую не будет.
Опирание плиты на стену подвала
Плита опирается на стену подвала шарнирно с эксцентриситетом. Существует два способа настройки такого сопряжения плит со стенами, в рамках данной статьи рассмотрим один из них: так же, как и в предыдущем случае, отмечается сегмент плиты и ему назначается шарнирное сопряжение с примыкающими объектами. Грань плиты, которая опирается на стену подвала, должна быть отведена от аналитической плоскости стены на расстояние равное эксцентриситету, который должен быть вычислен заранее.
Также, ввиду того что аналитика стены и плиты не имеют общих граней, в свойствах плиты следует задать настройки пересечений «Осевые и объёмы» - таким образом будет обеспечен эксцентриситет опирания плиты на стену.
Сопряжение плит перекрытия между собой
Как уже говорилось ранее, плиты перекрытия должны образовать жёсткий диск, который будет воспринимать мембранные усилия, однако нагрузка от каждой плиты должна передаваться непосредственно на ригель и перераспределения нагрузок между плитами быть не должно.
Отмечаем сегмент плиты, примыкающий к соседним плитам, в свойствах настраиваем опирание сегмента в виде объединения перемещений по X и Y:
Таким образом будет обеспечена передача горизонтальных нагрузок с одной плиты на другую, но без передачи вертикальной нагрузки.
Сопряжение плиты перекрытия с кирпичным столбом
Теперь необходимо настроить сопряжение плит перекрытий с конструкцией столба по узлу 1. Общий вид узла примыкания конструкций показан на рисунке, многопустотные плиты, при этом, показаны условно и в расчётную модель они включены в виде сплошной плиты.
Как видно, плиты непосредственно на столб не опираются, а стало быть в САПФИРе нужно настроить запрет пересечения этих конструкций:
Для настройки необходимо отметить столб и плиту, после чего на вкладке «Редактирования» нажать на соответствующую кнопку. Чтобы отметить запрет пересечений необходимо отметить один из объектов и вызвать окно управления связями объекта, где можно будет удалить установленную взаимосвязь плиты и колонны:
В версии 2025 R3 появилась возможность отключать запрет пересечений специальной командой, находящейся в том же выпадающем меню, что и команда установки запрета пересечений.
Точно такие же операции по настройке пересечений с другими объектами следует выполнить для всех плит, примыкающих к рассматриваемой колонне/столбу.
Настройка свойств колонны
В свойствах колонны следует отменить создание АЖТ в пересекаемых элементах:
Эта настройка позволит избежать ошибок при формировании внецентренного опирания ригелей на колонну.
Экспорт модели в Визор
После выполнения всех настроек, следует выполнить создание расчётной модели и её экспорт в Визор:
Как уже было озвучено ранее, расчётная плиты перекрытия будут выполнять роль жёсткого диска, воспринимающего мембранные усилия, но они не должны вступать в совместную работу с балками на изгиб, на основании этого следует выполнить корректировку жёсткости плит перекрытия путём введения понижающего коэффициента изгибной жёсткости:
Следует помнить, что если задать коэффициент равным нулю, то это может привести к ошибкам в расчёте, поэтому задаём его пренебрежимо малым числом. Также, следует помнить, что такой подход справедлив, когда работой плиты на изгиб можно пренебречь, если же от изгибной жёсткости плиты будут зависеть внутренние усилия в других элементах модели, то необходимо учесть изгибную жёсткость, как рассказано в статье https://dzen.ru/a/ZMt_vs5H4V1zL2wd.
Расчёт модели
Выполним расчёт модели на нагрузку от собственного веса конструкций. После выполнения расчёта убеждаемся, что система работает корректно и сообщений о геометрической изменяемости нет. Далее переходим к проверке работы ригелей: в них должны возникнуть только изгибные усилия.
Верифицируем значение изгибающего момента в ригелях по формуле q*l^2/8, где l – пролёт ригеля, равный расстоянию между узлами опирания на колонну – 6 м. Пояснения по данному узлу сопряжения см. ниже.
q=1.42+0.1174=1.5374 т/м – погонная нагрузка от веса плит на ригель. Вычисление нагрузки приведено на иллюстрации;
Вычислим изгибающий момент в ригеле:
M= q*l^2/8 = 1.5374*6^2/8=6.9183 тс*м, как видно – результат полученный вручную почти совпадает с результатом программы.
Пояснения по узлу сопряжения ригеля с колонной
Выбранный способ устройства сопряжения ригеля с колонной создаёт дополнительный стержень большой жёсткости, длина которого равна величине эксцентриситета:
Чтобы разобраться как такая схема работает, приподнимем ригель над колонной:
Как видно, сам ригель не имеет общих узлов с колонной, а реакция передаётся через стержень-посредник с эксцентриситетом равным длине стержня. Пролёт ригеля, при этом, будет равным расстоянию между осевыми линиями колонн, что даст небольшой запас прочности при его расчёте.