Импорт нелинейных жесткостей по результатам подбора армирования
Цели и задачи:
- составить расчетную схему плиты;
- выполнить подбор арматуры плиты с учетом унификации элементов;
- показать процедуру импорта жесткостей по результатам конструктивного расчета;
- показать процедуру задания (корректировки) параметров материала и арматуры;
- показать процедуру моделирования нелинейных загружений.
Исходные данные:
- Схема плиты, ее габариты показаны на рис.1.
- Толщина плиты h=20см.
- Материалы плиты – бетон В25, арматура А400.
![Переброс армирования нелин 01 Переброс армирования нелин 01](/upload/medialibrary/961/Perebros-armirovaniya-nelin-01.png)
Нагрузки:
- собственный вес
- временная длительная равномерно распределенная gд = 0.2 т/м2;
- временная кратковременная равномерно распределенная gд = 0.5 т/м2.
Этап 1. Создание новой задачи
Откройте меню Приложения и выберите пункт Новый. В раскрывающемся списке Признак схемы выберите строку 5 — Шесть степеней свободы в узле (перемещения X, Y, Z и поворот u X, uY, u Z) X0Z. В появившемся диалоговом окне Описание схемы задайте имя создаваемой задачи — плита. После этого щелкните по кнопке — Подтвердить
Этап 2. Создание геометрической схемы плиты
Вызовите диалоговое окно Генерация регулярных фрагментов и сетей щелчком по кнопке Генерация плиты (панель Создание на вкладке Создание и редактирование). В этом диалоговом окне задайте геометрические параметры плиты. После этого щелкните по кнопке Подтвердить
![Переброс армирования нелин 02 Переброс армирования нелин 02](/upload/medialibrary/ded/Perebros-armirovaniya-nelin-02.png)
![Переброс армирования нелин 03 Переброс армирования нелин 03](/upload/medialibrary/c1d/Perebros-armirovaniya-nelin-03.png)
Этап 3. Задание граничных условий
Отметьте на схеме крайние ряды узлов вдоль короткой стороны плиты. Щелчком по кнопке Связи (панель Жесткости и связи на вкладке Создание и редактирование) вызовите диалоговое окно Связи в узлах. В этом окне, с помощью установки флажков, запретите Все перемещения узлов. После этого щелкните по кнопке Подтвердить
![Переброс армирования нелин 04 Переброс армирования нелин 04](/upload/medialibrary/2a2/Perebros-armirovaniya-nelin-04.png)
Этап 4. Задание жесткостей
Щелчком по кнопке Жесткости и материалы (панель Жесткости и связи на вкладке Создание и редактирование) вызовите диалоговое окно Жесткости и материалы. В этом окне щелчком по кнопке Добавить вызовите диалоговое окно Добавить жесткость. В появившемся окне Добавить жесткость перейдите во вкладку Пластинчатые, объемные, численные, выберите тип сечения Пластины:
![Переброс армирования нелин 05 Переброс армирования нелин 05](/upload/medialibrary/425/Perebros-armirovaniya-nelin-05.png)
В появившемся окне Задание жесткости для пластин задайте характеристики плиты:
![Переброс армирования нелин 06 Переброс армирования нелин 06](/upload/medialibrary/77d/Perebros-armirovaniya-nelin-06.png)
Затем отметьте элементы плиты и кнопкой Применить назначьте всем выделенным элементам жесткостные характеристики.
Этап 5. Задание нагрузок
Вызовите окно Редактора загружений (панель Нагрузки на вкладке Создание и редактирование). Измените имя Загружения 1 на собственный вес и выберите вид постоянное. Для сохранения изменений нажимаем Применить. Чтобы добавить создать новое загружение, в поле Список загружений, щелкните по кнопке + (Добавить загружение) Создайте еще 2 загружения в соответствии с рис. ниже:
![Переброс армирования нелин 07 Переброс армирования нелин 07](/upload/medialibrary/bac/Perebros-armirovaniya-nelin-07.png)
Нагрузки задаются с помощью диалогового окна Задание нагрузок, которое появляется после выбора одной из команд раскрывающегося списка Нагрузки на узлы и элементы (панель Нагрузки на вкладке Создание и редактирование).
Для задания нагрузки от собственного веса нужно:
- выбрать текущим загружением собственный вес;
- вызвать окно Добавить собственный вес (панель Нагрузки на вкладке Создание и редактирование), указать коэффициент надежности по нагрузке и нажать Применить
![Переброс армирования нелин 08 Переброс армирования нелин 08](/upload/medialibrary/94f/Perebros-armirovaniya-nelin-08.png)
Для задания длительной нагрузки (загружение №2) нужно отметить элементы плиты, вызвать окно Задание нагрузок — Нагрузки на пластины и указать величину равномерно распределенной нагрузки, соответствующей интенсивности:
![Переброс армирования нелин 09 Переброс армирования нелин 09](/upload/medialibrary/259/Perebros-armirovaniya-nelin-09.png)
Аналогичным образом задайте нагрузку 0,5т/м2 в загружении №3.
Этап 6. Генерация таблицы РСУ
В соответствии со строительными нормами расчет армирования, подбор и проверка металлических сечений производится по наиболее опасным сочетаниям усилий.
Вычисление расчетных сочетаний усилий (РСУ) производится по критерию экстремальных значений напряжений в характерных точках сечений элементов на основании правил, установленных нормативными документами (в отличие от вычисления РСН, где вычисления производятся непосредственным суммированием соответствующих значений перемещений узлов и усилий в элементах).
Для вызова окна Расчетные сочетания усилий нужно щелкнуть по кнопке Таблица РСУ (панель РСУ на вкладке Расчет). Так как вид загружения задавался в диалоговом окне Редактор загружений, таблица РСУ сформировалась автоматически с параметрами, принятыми по умолчанию:
N загруж. | Наименование загружения | Вид | Коэф. надежности | Доля длительности |
1 | Собственный вес | Постоянное (0) | 1,1 | 1 |
2 | Полы; перегородки | Временное длительное (1) | 1,2 | 1 |
3 | Полезная | Кратковременное (2) | 1,2 | 0,35 |
Нажмите кнопку Подтвердить чтобы сохранить параметры, принятые по умолчанию.
Этап 7. Статический расчет
Запустите задачу на расчет щелчком по кнопке Выполнить полный расчет (панель Расчет на вкладке Расчет):
![Переброс армирования нелин 10 Переброс армирования нелин 10](/upload/medialibrary/ee1/Perebros-armirovaniya-nelin-10.png)
Этап 8. Задание данных для конструктивного расчета
Для создания вариантов конструирования вызовите диалоговое окно Варианты конструирования щелчком по кнопке Варианты конструирования схемы (панель Конструирование на вкладке Железобетон).
В появившемся окне Варианты конструирования нужно выбрать нормы для конструктивного расчета. Также необходимо указать на какие усилия (РСУ, РСН, Усилия) и в соответствии с какими нормами должен производиться расчет. В этом диалоговом окне задайте параметры варианта конструирования: нормы — СНиП 52-01-2003, расчет сечений по РСУ:
![Переброс армирования нелин 11 Переброс армирования нелин 11](/upload/medialibrary/e4f/Perebros-armirovaniya-nelin-11.png)
После нажмите Применить.
Для задания материалов вызовите диалоговое окно Жесткости и материалы щелчком по кнопке Тип (панель Конструирование на вкладке Железобетон). Для создания Типа армирования щелкните по кнопке Добавить. В появившемся окне Общие характеристики необходимо задать параметры (см. рис. ниже) и нажать на кнопку Подтвердить.
Для выбора класса бетона включите радио-кнопку Бетон и нажмите Добавить. Оставьте значения принятые по умолчанию и нажмите на кнопку Подтвердить. Для выбора класса арматуры включите радио-кнопку Арматура и нажмите Добавить. Примените значения принятые по умолчанию.
![Переброс армирования нелин 12 Переброс армирования нелин 12](/upload/medialibrary/f79/Perebros-armirovaniya-nelin-12.png)
Для назначения созданных материалов элементам схемы необходимо:
- отметить элементы, которым будет присвоены текущие материалы;
- выбрать Вариант конструирования;
- в окне Жесткости и материалы сделать текущими Тип армирования, классы Бетона и Арматуры, которые будут назначен выделенным элементам.
После нажать Применить.
Этап 9. Создание групп унификации
Отметьте на схеме по 4-е ряда конечных элементов по торцам плиты:
![Переброс армирования нелин 13 Переброс армирования нелин 13](/upload/medialibrary/887/Perebros-armirovaniya-nelin-13.png)
Вызовите окно Унификация элементов, нажав на одноименную кнопку на панели Конструирование (вкладка Железобетон). Выберите тип унификации Единое сечение для всей группы и нажмите Создать:
![Переброс армирования нелин 14 Переброс армирования нелин 14](/upload/medialibrary/a04/Perebros-armirovaniya-nelin-14.png)
Аналогичным образом создайте унифицированную группу для оставшихся «пролетных» элементов плиты.
Этап 10. Конструктивный расчет
Для того чтобы выполнить конструктивный расчет нужно нажать кнопку Расчет арматуры (панель Расчет на вкладке Железобетон).
![Переброс армирования нелин 15 Переброс армирования нелин 15](/upload/medialibrary/71b/Perebros-armirovaniya-nelin-15.png)
Этап 11. Экспорт результатов конструктивного расчета для создания физически нелинейной задачи
После расчета задачи вызовите окно Жесткости и материалы элементов с панели Конструирование. В появившемся окне нажмите кнопку Заменить жесткости по данным конструирования. Открывается окно Замена жесткостей:
![Переброс армирования нелин 16 Переброс армирования нелин 16](/upload/medialibrary/88e/Perebros-armirovaniya-nelin-16.png)
Нажмите Применить. Открывается файл новой задачи.
Этап 12. Задания (корректировка) параметров материалов
При создании файла новой задачи тип КЭ оболочки 41 был автоматически заменен на КЭ241 — Физически нелинейный универсальный прямоугольный КЭ оболочки.
Щелчком по кнопке Жесткости и материалы (панель Жесткости и связи на вкладке Создание и редактирование) вызовите диалоговое окно Жесткости и материалы. Выберите тип жесткости 1 — УНГ 11 и нажмите Изменить. В появившемся окне нажмите на кнопку Параметры материала. Открывается окно Законы нелинейного деформирования материалов.
Т.к. цель выполняемого расчета — определение прогиба плиты (т.е. расчет по 2-й ГПС), то необходимо изменить предельные напряжение на сжатие (σ-) и растяжение (σ+) бетона с расчетных значений на нормативные ((σ-)=1890т/м2 и (σ+)=163 т/м2):
![Переброс армирования нелин 17 Переброс армирования нелин 17](/upload/medialibrary/329/Perebros-armirovaniya-nelin-17.png)
После перейдите во вкладку Армирующий материал, где также измените предельные напряжение на сжатие (σ-) и растяжение (σ+) арматуры с расчетных значений на нормативные ((σ-)=-40800т/м2 и (σ+)=40800 т/м2):
![Переброс армирования нелин 18 Переброс армирования нелин 18](/upload/medialibrary/401/Perebros-armirovaniya-nelin-18.png)
После корректировки нажмите Подтвердить.
В окне Задание жесткости для пластин щелкните по кнопке Параметры арматуры.
В окне Параметры арматуры можно отредактировать теоретическое армирование, полученное из результатов расчета. Например, ввести армирование, которое будет принято при конструировании. В окне внизу принято для нижней арматуры по Х армирование d12 с шагом 200 мм, что равно 5.65 см2 на метр ширины плиты, поэтому задаем эквивалентную толщину на 100 см ширины плиты: 5.65/100=0.0565 см. Привязка слоя армирования задается относительно середины толщины плиты. Количество стержней вводится для того, чтобы площадь разделить на количество стержней и найти ближайший наибольший диаметр арматурного стержня, который потом будет использоваться для расчета трещин по результатам физнелинейного расчета. После корректировки нажмите Подтвердить.
![Переброс армирования нелин 19 Переброс армирования нелин 19](/upload/medialibrary/ffe/Perebros-armirovaniya-nelin-19.png)
Также нажмите Подтвердить в окне Задание жесткости для пластин.
Этап 13. Моделирование нелинейных загружений
Для выполнения расчета в физически нелинейной постановке необходимо заполнить таблицу Моделирование нелинейных загружений (панель Нелинейность на вкладке Расчет):
![Переброс армирования нелин 20 Переброс армирования нелин 20](/upload/medialibrary/59e/Perebros-armirovaniya-nelin-20.png)
Т.к. целью расчета является определение прогибов, т.е. расчет по 2-й ГПС, а к схеме приложены расчетные значения нагрузок, то при создании истории загружения вводим коэффициенты перехода к нормативным длительным нагрузкам (γ=(1/γf)*долю длительности):
![Переброс армирования нелин 21 Переброс армирования нелин 21](/upload/medialibrary/d60/Perebros-armirovaniya-nelin-21.png)
![Переброс армирования нелин 22 Переброс армирования нелин 22](/upload/medialibrary/6f1/Perebros-armirovaniya-nelin-22.png)
![Переброс армирования нелин 23 Переброс армирования нелин 23](/upload/medialibrary/c2a/Perebros-armirovaniya-nelin-23.png)