Общие данные
Расчет выполнен с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD. Комплекс реализует конечно-элементное моделирование статических и динамических расчетных схем, проверку устойчивости, выбор невыгодных сочетаний усилий, подбор арматуры железобетонных конструкций, проверку несущей способности стальных конструкций. В представленной ниже пояснительной записке описаны лишь фактически использованные при расчетах названного объекта возможности комплекса SCAD.
Расчетная схема
Системы координат
Для задания данных о расчетной схеме могут быть использованы различные системы координат, которые в дальнейшем преобразуются в декартовы. В дальнейшем для описания расчетной схемы используются следующие декартовы системы координат:
1. Глобальная правосторонняя система координат XYZ, связанная с расчетной схемой;
2. Локальные правосторонние системы координат, связанные с каждым конечным элементом.
Тип схемы
Расчетная схема определена как система с признаком 2. Это означает, что рассматривается плоская рамная система расположена в плоскости XOZ и основные неизвестные представлены линейными перемещениями узловых точек вдоль осей X и Z, а также их поворотами вокруг оси Y.
Количественные характеристики расчетной схемы
Расчетная схема характеризуется следующими параметрами:
|
|
Количество узлов — 24
Количество конечных элементов — 28
Общее количество неизвестных перемещений и поворотов — 57
Количество загружений — 3
Количество комбинаций загружений — 1Выбранный режим статического расчета
Статический расчет системы выполнен в линейной постановке.
Имена загружений
Табл.2.6 Комбинации загружений
|
Комбинации загружений | |
| Номер | Формула |
| 1 | (L1)*1+(L2)*1+(L3)*1 |
2.5. Выводы. Основные результаты расчёта
Расчетом по I группе предельных состояний проверены:
- все конструкции здания для предотвращения разрушения при действии силовых воздействий в процессе строительства и расчетного срока эксплуатации.
Расчетом по II группе предельных состояний проверены:
- пригодность всех конструкций здания к нормальной эксплуатации в процессе строительства и расчетного срока эксплуатации.
В настоящем отчете результаты расчета представлены выборочно. Вся полученная в результате расчета информация хранится в электронном виде.
Перемещения
Вычисленные значения линейных перемещений и поворотов узлов от загружений представлены в таблице результатов расчета «Перемещения узлов».
Вычисленные значения линейных перемещений и поворотов узлов от комбинаций загружений представлены в таблице результатов расчета «Перемещения узлов от комбинаций».
Усилия и напряжения
Для стержневых элементов усилия по умолчанию выводятся в концевых сечениях упругой части (начальном и конечном) и в центре упругой части, а при наличии запроса пользователя и в промежуточных сечениях по длине упругой части стержня. Для пластинчатых, обьемных, осесимметричных и оболочечных элементов напряжения выводятся в центре тяжести элемента и при наличии запроса пользователя в узлах элемента.
Графическое отображение значений усилий (N, M, Q) по комбинации № 1 представлено в графических результатах, Приложение 3.
Расчетные сочетания усилий
Вычисление расчетных сочетаний усилий производится на основании критериев, характерных для соответствующих типов конечных элементов – стержней, плит, оболочек, массивных тел. В качестве таких критериев приняты экстремальные значения напряжений в характерных точках поперечного сечения элемента. При расчете учитываются требования нормативных документов и логические связи между загружениями.
|
|
Основой выбора невыгодных расчетных сочетаний усилий служит принцип суперпозиции. Из всех возможных сочетаний, отбираются те РСУ, которые соответствуют максимальному значению некоторой величины, избранной в качестве критерия и зависящей от всех компонентов напряженного состояния:
а) для стержней — экстремальные значения нормальных и касательных напряжений в контрольных точках сечения, которые показаны на рисунке
б) для элементов, находящихся в плоском напряженном состоянии — по огибающим экстремальным кривым нормальных и касательных напряжений по формулам:
Обозначения приведены на рисунке. Нормальные напряжения вычисляются в диапазоне изменения углов от 90° до -90°, а касательные от 90° до 0°. Шаг изменения углов 15°.
в) для плит применяется аналогичный подход — расчетные формулы приобретают вид:
Кроме того, определяются экстремальные значения перерезывающих сил.
г) для оболочек также применяется аналогичный подход, но вычисляются напряжения на верхней и нижней поверхностях оболочки с учетом мембранных напряжений и изгибающих усилий.
д) для объемных элементов критерием для определения опасных сочетаний напряжений приняты экстремальные значения среднего напряжения (гидростатического давления) и главных напряжений девиатора.
Анализ устойчивости
Задача устойчивости решается в классической постановке для упругой системы и в предположении, что все приложенные к системе внешние нагрузки (следовательно, и внутренние силы) растут пропорционально одному и тому же параметру . То значение параметра , при котором матрица жесткости системы А() впервые перестает быть положительно определенной, является критическим, а соответствующее значение — коэффициентом запаса устойчивости. Положительная определенность матрицы жесткости означает, что при любых значениях узловых перемещений и поворотов потенциальная энергия системы положительна, и для деформирования системы необходимо затратить энергию. В этом случае система в целом оказывает сопротивление деформированию (является отпорной). Если же система теряет устойчивость, она теряет отпорность и ее матрица жесткости становится вырожденной (с нулевым детерминантом).
Коэффициент использования участка в пролете железобетонной верхней части перекрытия галереи составляет 4078,847 по деформации в сжатом бетоне в пролете, что превышает предельно допустимое значение. Данный результат проверки отражает последствие разрыва продольной арматуры в растянутой зоне железобетонного сечения. Арматура в растянутой зоне железобетонного сечения вследствие ее разрыва в расчете не задавалась.
Коэффициент использования участка в опорной зоне железобетонной верхней части перекрытия галереи составляет 314,445 по деформации в сжатом бетоне в пролете, что превышает предельно допустимое значение. Данный результат проверки отражает последствие разрыва продольной арматуры в растянутой зоне железобетонного сечения. Арматура в растянутой зоне железобетонного сечения вследствие ее разрыва в расчете не задавалась.
|
|
Протокол выполнения расчета
П Р О Т О К О Л В Ы П О Л Н Е Н И Я Р А С Ч Е Т А
Thu Nov 22 15:34:17 2012
Полный pасчет. Версия 11.5. Сборка: Sep 1 2011
файл - "G:\Обследование\Обследование\БАРРИКАДА\Склад инертных материалов\Расчеты\Склад инертных.SPR",
шифр - "2".
11:34:17
Ввод исходных данных основной схемы
11:34:17
Проверьте порядок задания ном. узлов для верт. стержня у элементов:
11-16
11:34:17
Подготовка данных многофронтального метода
11:34:17
Использование оперативной памяти: 60 процентов
11:34:17
Высокопроизводительный режим факторизации
11:34:17
Информация о расчетной схеме:
- шифp схемы Стержневая модель
- поpядок системы уpавнений 57
- шиpина ленты 53
- количество элементов 28
- количество узлов 24
- количество загpужений 3
- плотность матpицы 100%
11:34:17
Необходимая для выполнения pасчета дисковая память:
матpица жесткости основной схемы - 4 Kb
динамика - 0 Kb
пеpемещения - 1 Kb
усилия - 4 Kb
рабочие файлы - 18 Kb
----------------------------------------------
всего - 0.028 Mb
11:34:17
На диске свободно 329133.656 Mb
11:34:17
Разложение матрицы жесткости многофронтальным методом.
11:34:17
Накопление нагрузок основной схемы.
Суммарные внешние нагрузки на основную схему
X Z UY
1- 0 5.38904 0
2- 0 61.2513 0
3- 0 13.432 0
11:34:17
ВНИМАНИЕ: Дана сумма всех внешних нагрузок на основную схему
11:34:17
Вычисление перемещений в основной схеме.
11:34:17
Работа внешних сил
1 - 3.64794e-005
2 - 0.160332
3 - 0.00159418
11:34:17
Контроль решения для основной схемы.
11:34:17
Вычисление усилий в основной схеме.
11:34:17
Вычисление сочетаний нагpужений в основной схеме.
11:34:17
Вычисление усилий пpи комбинации загpужений
11:34:18
Вычисление пеpемещений по сочетаниям
нагpузок в основной схеме.
11:34:18
Выбор новых расчетных сочетаний усилий в основной схеме по СП 20.133
30.2011
11:34:18
В РСУ не учитываются комбинации загружений: 1
|
|
11:34:18
Подготовка данных многофронтального метода
11:34:18
Использование оперативной памяти: 60 процентов
11:34:18
Высокопроизводительный режим факторизации
11:34:18
Анализ устойчивости системы для комбинации загружений 1.
11:34:18
Наименьший коэффициент запаса местной потери устойчивости
обнаружен на конечном элементе номер 16 и равен 5764.558019
при нулевых перемещениях и углах поворота всех узлов расчетной сх
емы.
11:34:18
Коэффициент запаса устойчивости системы больше верхней границы поиск
а.
Его значение не определено.
11:34:18
З А Д А Н И Е В Ы П О Л Н Е Н О
Затраченное время: 0.02 мин.
Приложение №2
Сбор нагрузок
Постоянные нагрузки
Кратковременные нагрузки
Нагрузка от бульдозера
| Материал | Вес (Т) | Вес | f | |
| Бульдозер | --- | 14 | --- | 1,2 |
| Нормативная нагрузка | 14,0 Т |
| Расчетная нагрузка | 16,8 Т |
Длина гусеничной системы– 2,880 м
Ширина гусеничной системы– 0,5 м
Расчетный вес бульдозера, передаваемый на одну гусеничную систему – 16,8/2 = 8,4 тс
Расчетная нагрузка от бульдозера, передаваемая на 1 м2 – 8,4/(2,88*0,5) = 5,84 тс/м2
Приложение №3
Перемещения по оси Z, мм
Комбинация № 1
Перемещение по оси X, мм
Комбинация № 1
Продольное усилие N, (тс)
Комбинация № 1
Изгибающий момент My, (тс*м)
Комбинация №1
Поперечная сила Q, (тс)
Комбинация №1
Приложение №4
Сечение
 
b = 770 мм
h = 350 мм
a1 = 30 мм
a2 = 30 мм
| 
S2 - 6Æ16
Поперечная арматура вдоль оси Z 19Æ8, шаг поперечной арматуры 120 мм
Поперечная арматура вдоль оси Y 19Æ8, шаг поперечной арматуры 120 мм
|
| Арматура | Класс | Коэффициент условий работы |
| Продольная | A400 | 1 |
| Поперечная | A240 | 1 |
Бетон
Вид бетона: Тяжелый
Класс бетона: B10
Коэффициент условий твердения 1
Коэффициенты условий работы бетона
Учет нагрузок длительного действия gb1 0,9
Результирующий коэффициент без gb1 1
Трещиностойкость
Ограниченная ширина раскрытия трещин
Требования к ширине раскрытия трещин выбираются из условия сохранности арматуры
Допустимая ширина раскрытия трещин:
Непродолжительное раскрытие 0,4 мм
Продолжительное раскрытие 0,3 мм
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | Qz = 0 Т Mz = 0 Т*м Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -193,223 Т < N < 45,448 Т -12,896 Т*м < My < 12,825 Т*м |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Mz = 0 Т*м Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -175,263 Т < N < 2,089 Т -42,879 Т < Qz < 42,872 Т |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Qz = 0 Т Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -175,011 Т < N < 2,088 Т -22,742 Т*м < Mz < 22,757 Т*м |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Qz = 0 Т Mz = 0 Т*м T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -175,253 Т < N < 2,089 Т -45,071 Т < Qy < 45,065 Т |
|
|
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | N = 0 Т Qz = 0 Т Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -11,91 Т*м < My < 0,288 Т*м -14,52 Т*м < Mz < 14,532 Т*м |
Сечение
|
b = 770 мм
h = 350 мм
a1 = 30 мм
a2 = 30 мм
|
S2 - 6Æ16
Поперечная арматура вдоль оси Z 19Æ8, шаг поперечной арматуры 120 мм
Поперечная арматура вдоль оси Y 19Æ8, шаг поперечной арматуры 120 мм
|
| Арматура | Класс | Коэффициент условий работы |
| Продольная | A400 | 1 |
| Поперечная | A240 | 1 |
Бетон
Вид бетона: Тяжелый
Класс бетона: B10
Коэффициент условий твердения 1
Коэффициенты условий работы бетона
Учет нагрузок длительного действия gb1 0,9
Результирующий коэффициент без gb1 1
Трещиностойкость
Ограниченная ширина раскрытия трещин
Требования к ширине раскрытия трещин выбираются из условия сохранности арматуры
Допустимая ширина раскрытия трещин:
Непродолжительное раскрытие 0,4 мм
Продолжительное раскрытие 0,3 мм
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | Qz = 0 Т Mz = 0 Т*м Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -193,223 Т < N < 45,448 Т -12,896 Т*м < My < 12,825 Т*м |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Mz = 0 Т*м Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -175,263 Т < N < 2,089 Т -42,879 Т < Qz < 42,872 Т |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Qz = 0 Т Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -175,011 Т < N < 2,088 Т -22,742 Т*м < Mz < 22,757 Т*м |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Qz = 0 Т Mz = 0 Т*м T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -175,253 Т < N < 2,089 Т -45,071 Т < Qy < 45,065 Т |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | N = 0 Т Qz = 0 Т Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -11,91 Т*м < My < 0,288 Т*м -14,52 Т*м < Mz < 14,532 Т*м |
Сечение
|
b = 770 мм
h = 200 мм
a1 = 30 мм
a2 = 30 мм
| 
S1 - 6Æ16
S2 - 6Æ16
Поперечная арматура вдоль оси Z 22Æ8, шаг поперечной арматуры 120 мм
Поперечная арматура вдоль оси Y 22Æ8, шаг поперечной арматуры 120 мм
|
| Арматура | Класс | Коэффициент условий работы |
| Продольная | A400 | 1 |
| Поперечная | A240 | 1 |
Бетон
Вид бетона: Тяжелый
Класс бетона: B35
Коэффициент условий твердения 1
Коэффициенты условий работы бетона
Учет нагрузок длительного действия gb1 0,9
Результирующий коэффициент без gb1 1
Трещиностойкость
Ограниченная ширина раскрытия трещин
Требования к ширине раскрытия трещин выбираются из условия сохранности арматуры
Допустимая ширина раскрытия трещин:
Непродолжительное раскрытие 0,4 мм
Продолжительное раскрытие 0,3 мм
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | Qz = 0 Т Mz = 0 Т*м Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -308,771 Т < N < 91,982 Т -11,919 Т*м < My < 11,922 Т*м |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Mz = 0 Т*м Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -308,779 Т < N < 92,008 Т -53,129 Т < Qz < 53,129 Т |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Qz = 0 Т Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -308,658 Т < N < 91,982 Т -41,823 Т*м < Mz < 41,84 Т*м |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | My = 0 Т*м Qz = 0 Т Mz = 0 Т*м T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -308,78 Т < N < 92,008 Т -83,71 Т < Qy < 83,704 Т |
Кривые взаимодействия
| Фиксированные значения усилий | N = 0 Т Qz = 0 Т Qy = 0 Т T = 0 Т*м |
|
| |
| Область изменения усилий | -6,69 Т*м < My < 6,69 Т*м -28,767 Т*м < Mz < 28,767 Т*м |
В качестве проверяемого участка выбран максимально загруженный участок галереи №1 длинной 770 мм в осях 4-5.
В табл. 2.1 представлены параметры расчета и единицы измерения, принятые в обеих задачах.
Табл.2.1 Параметры расчета и единицы измерения
Управление
Общие данные
Расчет выполнен с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD. Комплекс реализует конечно-элементное моделирование статических и динамических расчетных схем, проверку устойчивости, выбор невыгодных сочетаний усилий, подбор арматуры железобетонных конструкций, проверку несущей способности стальных конструкций. В представленной ниже пояснительной записке описаны лишь фактически использованные при расчетах названного объекта возможности комплекса SCAD.
