Программа ПЛИТА как составляющая Программного комплекса для автоматизированного проектирования железобетонных конструкций многоэтажных каркасных зданий МОНОМАХ, страница 10

-  Если выбран тип опирания — податливое опирание, то для узлов колонн связи налагаются по всем направлениям, кроме вертикального, и углу поворота в горизонтальной плоскости (x, y, uz), вводятся три одноузловых конечных элемента (КЭ-51), ориентация связей z, ux, uy,. Для узлов стен вводится локальная система координат. Для узлов стен связи налагаются по всем направлениям, кроме вертикального, и углам поворота в горизонтальной плоскости и в плоскости стены (x, y, uy, uz), вводятся два одноузловых конечных элемента (КЭ-51), ориентация связей z, ux,

-  Балки моделируются универсальными стержневыми конечными элементами (КЭ-10). Разбивка конструктивных элементов на отдельные стержни зависит от заданного шага триангуляции, если эти элементы находятся в плоскости плиты. В схему могут быть включены жесткие вставки, в зависимости от выбранного положения оси балки (ниже или выше оси плиты). При центральном расположении оси жесткие вставки в схему не вводятся — в этом случае плита и балка расположены соосно.

Рис. 2 Варианты моделирования балок

-  Сваи моделируются одноузловыми конечными элементами (КЭ-51) с заданной жесткостью и ориентацией связи z. Узел конечного элемента сваи закрепляется от перемещений и поворота в горизонтальной плоскости (x, y, uz).

-  Работа грунта на сдвиг вдоль контура фундаментной плиты на естественном основании моделируется законтурными двухузловыми (КЭ-53) и одноузловыми (КЭ-54) конечными элементами упругого основания.

-  Освобождение стороны плиты от опирания моделируется с помощью введения в схему двойных узлов в местах расположения колонн, стен, свай на стороне плиты, которая освобождена от опирания. Один узел принадлежит конечным элементам плиты, второй — опоре. Перемещения между этими узлами не объединяются (фактически моделируется отсутствие опоры).

-  Жесткости элементов назначаются по заданным размерам сечений. Типы сечений — брус, пластина. Жесткости элементов, моделирующих связи конечной жесткости (КЭ-51) и работу грунта на сдвиг (КЭ-53, КЭ-54), описываются численно. Учитывается заданный угол вращения местных осей колонн.

-  Рассматриваются заданные виды загружений. Учитывается собственный вес элементов. Все нагрузки, кроме равномерно распределенной по всей плоскости плиты, приводятся к массиву сосредоточенных нагрузок. Ветровые и сейсмические нагрузки на фундаментную плиту рассматриваются как совокупность сосредоточенных нагрузок. Расчет на ветровые и сейсмические воздействия выполняется как статический.

ПРИМЕЧАНИЕ. В данной версии расчет на вынужденное перемещение опор не производится.

Рис. 3 Схема этажа и нагрузки на плиту перекрытия в программе КОМПОНОВКА

Рис. 4 Схема плиты перекрытия в программе ПЛИТА и ее конечно-элементная модель

6.1.2.2.2   Статический расчет

Статический расчет плиты перекрытия выполняется на нагрузки постоянного, длительного и кратковременного загружений.

Расчет фундаментной плиты выполняется на нагрузки постоянного, длительного, кратковременного, двух сейсмических и двух ветровых загружений. Ветровые и сейсмические воздействия в программе ПЛИТА рассматриваются как статические. В состав суммарной ветровой нагрузки включена пульсационная составляющая, определенная в процессе предварительного расчета здания в программе КОМПОНОВКА. При определении сейсмической нагрузки в случае импорта результатов предварительного расчета здания в программе КОМПОНОВКА учитывается только первая форма собственных колебаний или, в случае импорта результатов МКЭ расчета, комбинация заданного количества форм собственных колебаний.

Последовательность расчета:

-  построение матрицы жесткости;

-  формирование системы канонических уравнений;

-  решение системы уравнений и вычисление значений узловых перемещений;

-  определение компонент напряженно-деформированного состояния исследуемой схемы по найденным значениям узловых перемещений.

По вычисленным значениям перемещений, усилий выполняется построение изополей, определяется расчетное армирование плиты.

6.1.2.2.3   Алгоритм определения расчетной площади арматуры

Подбор арматуры (раздельно продольной и поперечной) выполняется при учете действия имеющихся расчетных сочетаний изгибающих и крутящего моментов Mx, My, Mxy, а также перерезывающих сил Qx, Qy. Эти усилия определены на один погонный метр в срединной поверхности плиты.

Расчетная площадь продольной арматуры определяется у нижней и верхней граней плиты по направлениям OX и OY (погонная площадь Asx-н, Asx-в, Asy-н, Asy-в). Расчетная площадь поперечной арматуры определяется раздельно по направлениям OX и OY (погонная площадь Aswx, Aswy). Расчетный шаг поперечной арматуры принят равным 1 метру для облегчения перехода к произвольному шагу поперечной арматуры.

СОВЕТ. Чтобы получить значение поперечной арматуры для выбранного шага следует расчетное значение умножить на s/1000 мм, где s — выбранный шаг расстановки, мм.

СОВЕТ. Для того чтобы при расстановке поперечной арматуры наиболее полно учесть оба значения Aswx и Aswy можно воспользоваться их среднеквадратичным значением.

ПРИМЕЧАНИЕ. На самом деле метод конечных элементов (особенно при использовании треугольных конечных элементов) дает значительную погрешность при определении перерезывающих сил, а, следовательно, и поперечной арматуры. Рекомендуется проверять необходимость постановки поперечной арматурой дополнительным расчетом на продавливание.

Рис. 5 Обозначения расчетной площади продольного армирования

Рис. 6 Обозначения расчетной площади поперечного армирования

Подбор арматуры выполняется для каждого конечного элемента плиты. При подборе арматуры отбираются наиболее невыгодные расчетные сочетания усилий, возможно с учетом многопролетности плиты (см. 6.1.2.3   ниже). Так как порядок подачи расчетных сочетаний усилий влияет на окончательный результат, — в связи с тем, что подбор продольной арматуры каждого направления осуществляется с учетом работы арматуры ортогонального направления — то производится дополнительное упорядочивание сочетаний в порядке возрастания напряжений.