Моделирование столбчатого фундамента лира сапр

Моделирование столбчатых фундаментов в МКЭ

Всем привет. На связи Евгений Кондаков. Моделирование столбчатых фундаментов в КЭ-модели традиционно входит в ТОП-10 вопросов, задаваемых на курсах и в техподдержку.

Столбчатый фундамент условно можно отнести к «массивному телу». Массивное тело – тело, у которого все три размера имеют один порядок.

Исходя из этого, можно сказать, что лучше всего его моделировать объемными конечными элементами.

Забегая вперёд, скажу, что не стоит пытаться подбирать армирование столбчатого фундамента из КЭ-расчёта. Это лучше сделать вручную или использовать что-то типа ПК BASE/Фундамент/ФОК.

Но учесть наличие и влияние такого фундамента на надземные конструкции можно. Есть несколько способов моделирования, рассмотрим самые популярные из них:

Одноузловая упругая связь. Жёсткость связи в первом приближении можно вычислить перемножением площади основания фундамента на коэффициент постели под ним. Нагрузку на фундамент можно взять, посчитав нагрузку на фрагмент в ЛИРЕ-САПР или вычислив реакции связей в SCAD. Процесс может быть итерационным, т.к. связан с изменением размеров подошвы, следовательно, жёсткость КЭ-51,56 будет меняться.

Моделирование объёмными КЭ. Здесь мы получаем подробную КЭ-модель столбчатого фундамента. Только нужно правильно задать граничные условия. Наличие коэффициента постели под подошвой можно сымитировать, «подшив» к ней фиктивную плиту малой жёсткости, на которую уже можно назначить C1. Или, как вариант, не использовать фиктивную плиту и коэффициент постели, а вместо этого разместить в каждый узел подошвы упругую связь, жёсткость которой можно определить перемножением коэффициента постели на грузовую площадь вокруг каждого КЭ упругой связи.

Моделирование ступеней пластинчатыми КЭ, а подколонника – стержневым. Каждая вышележащая ступень смещается на жёсткой вставке вверх относительно нижележащей, для подколонника задаётся жёсткая вставка по длине равная сумме толщин ступеней.

Преимущество способов 2 и 3 заключается в том, что пластины с нагрузками можно передать в модуль ГРУНТ и посчитать таким образом переменный по площади коэффициент постели.

Все эти три способа при правильном моделировании оказывают приблизительно одинаковое влияние на усилия/напряжения в надземных конструкциях. Какой из них выбрать, решает расчётчик.

На сегодня у меня всё. Если статья понравилась, ставьте лайк, пишите в комментариях, какой способ используете Вы при моделировании таких фундаментов.

Источник

24. Расчет армирования ленточного фундамента

Рабочим армированием монолитного ленточного фундамента является нижнее армирование поперек направления ленты. Для подбора армирования необходимо рассчитать схему консольно работающей балки, нагрузка на которую равна реактивному давлению грунта:

Значения давления Pmax, Pmin рассчитывается согласно формуле (5.11) СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» (формула, упрощенная без учета давления грунта над подошвой фундамента).

где: N – сумма вертикальных нагрузок на фундамент, тс
A – площадь фундамента, м2 (для ленточного фундамента длина сечения 1м)
M — момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих по подошве фундамента
W — момент сопротивления площади подошвы фундамента, м3 (для ленточного фундамента длина сечения 1м) , где b – ширина ленты, а l = 1m

Скачать дистрибутив ПК ЛИРА
Моделируя ленточный фундамент в программном комплексе ЛИРА 10.4 , можно получить данные продольного усилия и изгибающего момента. Для расчета армирования ленточного фундамента необходимо использовать стержневой элемент, ширина которого равна ширине сечения фундамента. Стержневым элементам необходимо назначить коэффициент постели С1, уточняя в дальнейшем его значение в модуле Грунт. Рассчитав задачу, продольное усилие покажет эпюра Rz от комбинации:

Изгибающие моменты в основании можно получить анализируя узловые реакции по соответствующему направлению (узлы ленты должны быть закреплены от поворота в плоскости перпендикулярной направлению ленты). Нельзя также забывать, что момент будет выведен с учетом шага триангуляции (например, если шаг сетки КЭ 0,5м, то реакцию крутящего момента необходимо умножить на 2).

Далее, подставляем в формулу расчета P и вычисляем арматуру по схеме консольно работающей балки!

Более подробно данную тему мы рассматривали на прошедшем вебинаре «Расчет армирования ленточного фундамента» .

Смотреть вебинар
Следите за нашими новостями и оставляйте комментарии на форуме .

Источник

35. Расчёт свайных фундаментов в ПК ЛИРА 10.6: одиночная свая, свайный куст, условный фундамент.

То, чего долго ждали все наши пользователи, наконец свершилось: в ПК ЛИРА 10.6 появился новый конечный элемент 57 – «Свая», реализующий положения СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Появление этого конечного элемента значительно расширяет возможности программного комплекса, при расчёте зданий на свайных фундаментах, позволяет делать такие расчёты быстрее и точнее. Если ранее пользователям ПК ЛИРА приходилось моделировать сваи 56 КЭ, при этом их жесткость высчитывалась либо в сторонних программах, либо вручную, то теперь все сделает программа, необходимо лишь ввести исходные данные.

Реализация

В ПК ЛИРА 10.6 реализованы следующие расчётные ситуации:

Одиночная свая (п.п.7.4.2 – 7.4.3, СП 24.13330.2011);

Свайный куст (п.п. 7.4.4 – 7.4.5, СП 24.13330.2011);

Условный фундамент (п.п. 7.4.6 – 7.4.9, СП 24.13330.2011);

При этом принимаются следующие допущения:

— Условно принято, что несущая способность сваи обеспечена; — Грунт, на который опирается свая, рассматривается, как линейно-деформируемое полупространство; — Выполняется соотношение: (l – длина, d — приведенный диаметр ствола сваи).

Реализованы следующие типы свай (рис. 1):

При этом конец сваи может быть, как заостренным, так и булавовидным.

Рис. 1. Типы свай. ПК ЛИРА 10.6

Расчёт одиночной сваи

Для каждой сваи, будь она одиночной или в составе куста/условного фундамента, задаются следующие параметры (рис. 2):

• Длина сваи

• Количество участков разбиения – чем больше это число, тем точнее производится расчет

• Модуль упругости ствола – характеристика материала из которого изготовлена свая;

• Коэффициент Пуассона материала;

• Глубина от поверхности земли, на которой не учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности (при сейсмических воздействиях).

• Объёмный вес материала сваи.

Рис. 2. Задание параметров сваи. ПК ЛИРА 10.6

Параметры расчёта для одиночной сваи задаются при нажатии на кнопку «Вычисление жесткости одиночной сваи» (Рис. 3).

Рис. 3. Параметры для вычисления жесткости сваи. ПК ЛИРА 10.6

При этом боковой коэффициент постели на поверхность сваи вычисляется по формуле:

, где К — коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю (Приложение В, таблица В.1); γс — коэффициент условий работы грунта. Для одиночной сваи γс =3.

Расчёт осадки одиночной сваи производится в соответствии с СП 24.13330.2011: для сваи без уширения по п. 7.4.2 а, для сваи с уширением по п. 7.4.2 б.

Расчёт свайного куста

Для создания свайного куста необходимо вызвать команду «Группы свай», которая находится на панели инструментов либо в пункте меню «Назначения». Для задания свайного куста необходимо выделить группу свай, которая будет входить в куст и нажать на кнопку «Добавить свайный куст» (рис. 4).

Рис. 4. Задание свайного куста. ПК ЛИРА 10.6

Методика расчета свайного куста соответствует п. п. 7.4.4 – 7.4.5 СП 24.13330.2011. При этом жесткостные характеристики сваи вычисляются автоматически в Редакторе грунта, для чего в последнем таблица задания физико-механических характеристик дополнилась четырьмя столбцами (рис. 5):

Показатель текучести «IL» для пылевато-глинистых грунтов;

Коэффициент пористости «e» для песчаных грунтов;

Коэффициент пропорциональности «К», который можно задать численно, либо интерполировать выбором грунта из колонки «Тип грунта для свайного основания»;

Тип грунта для свайного основания (таблица В.1 СП 24.13330.2011). Используется для интерполяции значений «К» по заданному показателю текучести «IL» или коэффициенту пористости «e» грунта.

Рис. 5. Таблица физико-механических характеристик ИГЭ. ПК ЛИРА 10.6

В параметрах расчёта (рис. 6) появилась новая вкладка – «Сваи», в которой указываются необходимые для расчёта параметры:

k — коэффициент глубины под пятой (п.7.4.3 СП 24.13330.2011);

γ_c — коэффициент условий работы для расчета свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента (п. В.2, Приложение 2, СП 24.13330.2011);

γ_с а — коэффициент уплотнения грунта при погружении сваи, учитывается для понижения коэффициента пропорциональности К при работе свай в составе куста (п. В.2, Приложение 2, СП 24.13330.2011).

Рис. 6. Вкладка расчёт свай. ПК ЛИРА 10.6

Расчет осадки Свайного куста производится согласно п. п. 7.4.4 — 7.4.5 СП 24.13330.2011. При расчете осадок группы свай учитывается их взаимное влияние. Расчет коэффициента постели Сz грунта на боковой поверхности сваи, с учетом влияния свай в кусте, производится, как для одиночной сваи, но коэффициент пропорциональности К умножается на понижающий коэффициент αi.

Взаимное влияние осадок кустов свай учитывается так же, как при расчете условных фундаментов. Расчет жесткостей свай в свайных кустах происходит по той же методике, что и для одиночных свай, но с учетом их взаимовлияния как в кусте, так и между кустами.

Расчет условного фундамента

Задание условного фундамента от свайного куста отличается лишь тем, что в «Группе свай» выбирается пункт «Условный фундамент». Также необходимо задать дополнительно Аcf — площадь условного фундамента и способ расстановки свай — рядовой или шахматный.

Геологические условия, а также физико-механические характеристики грунтов основания задаются в Редакторе грунта.

Полная осадка свайного поля фундамента определяется по формуле:

Где: — осадка условного фундамента,

— дополнительная осадка за счет продавливания свай на уровне подошвы условного фундамента,

—дополнительная осадка за счет сжатия ствола сваи.

Дополнительная осадка за счет сжатия ствола сваи — вычисляется по формуле:

Нахождение осадки условного фундамента, а также расчет взаимовлияния групп свай (в том числе и свайных кустов) возможно производить по аналогии с плитными фундаментами по 3-м различным методам:

Метод 1 — модель основания Пастернака,

Метод 2 — модель основания Винклера-Фусса,

Метод 3 — модифицированная модель Пастернака.

В случае, если расчёт производится в модуле Грунт, необходимо, как для расчёта пластинчатых элементов, назначить сваям начальную нагрузку, которую потом можно будет уточнить с помощью функции преобразования результатов в исходные данные (рис. 7). Это делается в команде «Упругое основание».

Рис. 7. Назначение сваям начальной нагрузки. ПК ЛИРА 10.6

После расчёта в модуле Грунт, вызвав функцию «Анализ модели», можно отследить осадки, жесткости, и прочие параметры свай и грунта (рис. 8).

Рис.8. Визуализация расчёта. ПК ЛИРА 10.6

Таким образом, мы рассмотрели новую функцию, появившуюся в ПК ЛИРА 10.6, которая позволяет рассчитывать здания на свайных фундаментах.

Источник

Несколько вопросов по расчету фундаментов. Лира-САПР 2013

110мм (Грунт), метод 3)? Метод 3 — вроде бы как рекомендован Лирой?
3. Напряжения Rz, я так понял — это не среднее давление под подошвой? Потому как заметил, что распределение осадок почти обратно пропорционально этому напряжению.
4. Как получить среднее давление под подошвой фундамента для сравнения с расчетным сопротивлением грунта основания?

Здравствуйте! Спасибо за то, что откликнулись!

Работаю в Казахстане. У нас еще действует старый СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».
Объект — школа. Загружения:
1. Собственный вес каркаса — постоянный (доля длительности 1).
2. Вес стен/перегородок — постоянный (ДД 1).
3. Вес полов (нормативный) — постоянный (ДД 1).
4. Вес полов (расчетный) — постоянный (ДД 0).
5. Эксплуатационная (пониженная) — длительная (ДД 1).
6. Эксплуатационная (полная) — кратковременная (ДД 0).
7. Снеговая — кратковременная (ДД 0).
8-11. Ветровая с разных сторон — мгновенная (ДД 0).

Разделил 3-4 и 5-6, в связи с невозможностью подобрать общий коэффициент надежности или длительности.

РСН для расчета по деформациям (по СП РК 5.01-102-2013 «Основания зданий и сооружений» — он, в глобальном плане, мало чем от советского отличается. ):
1х1 + 2х1 + 3х1 + 5х0.95 + 7х0.9 + (8-11)х0.9

По поводу Pz и Rz, они у меня на доли десятых разные. В целом, действовал по видео примерах Лиры-САПР. Прошло 5 итераций.

Источник

Моделирование фундаментной плиты

НУ, если хотите.
Нельзя рассчитывать схему здания в динамике на податливости грунта, применимые при расчете на статические нагрузки. Для этого рассчитываются динамические характеристики грунтов. Например:
Динамические характеристики грунтов
Вычисляются по формуле из Цитович Н.А. “Механика грунтов”, 1983г.

«При рассмотрении задачи о равновесии массивного (жесткого) штампа на местном упругом основании (тип Винклера) с наложением на него всесторонней натянутой мембраны обеспечивающей распределение внешней нагрузки по поверхности грунта (модель М.М. Филоненко-Бородича), О.А. Савиновым получены формулы для коэффициентов жесткости основания (см. приложение)».
Не я советую, но цитирую «…известно, что жесткостные характеристики грунтов основания при динамическом нагружении превышают характеристики при статическом нагружении примерно на порядок..».
Какие особые рекомендации можно дать для проектирования сейсмостойких фундаментов?

Целесообразно применять ленточные, из перекрестных лент и плитные фундаменты. Стыки усиливаются арматурными сетками. Отдельные столбчатые фундаменты соединяются балками. В зданиях выше 9 этажей предусматривается монолитная подвальная часть, а если применяется крупноблочная конструкция, то вводится перевязка швов.

Если вы хотите, как хотите, то лучше на статические нагрузки схему рассчитать, «посадив» ее всю на единый изотропный объемный массив, предварительно вычислив глубину сжимаемой толщи грунта. Для средних давлений под подошвой ф-та до 3 кг/см2 модель достаточно адекватна и сродни модели Пастернака. Отдельно стоящий фундамент следует промоделировать так, чтобы он был жестким, если принимаете его жестким, или гибким с жесткой основой в месте опирания подколонников. Инстументарий для этого: очень жесткий стержень, моделирующий работу тела фундамента по высоте, абсолютно жесткое тело размеры которого зависят от размеров подколонников и высоты нижней плиты отдельно стоящего фундамента, которая моделируется оболочечными элементами. При определенной высоте фундамента следует наложить еще и линейные горизонтальные податливости. В результате расчета определяются нагрузки на уровне обреза фундамента. Далее расчет производить в иных конструирующих программах, например «Мономах». Про ФП и каркас не говорю. Уже достаточно про это сказано. Но предостерегаю, если есть соединения элементов, имеющих разную базисную функцию (например стержень и пластина) необходимо устраивать жесткие тела, размеры которых зависят от размеров поперечного сечения элементов.

Хотите использовать «ГРУНТ» для определения жесткостных податливостей грунтового основания, то вам придется провести ряд итераций, перебрасывая результаты расчета из ЛИРы в ГРУНТ и обратно, это нужно для учета жесткости надфундаментного строения. При этом достаточно отдельно стоящий фундамент промоделировать жесткой плитой.
В конечной модели отдельно стоящий фундамент заменяется КЭ-51 или КЭ-56 в зависимости от количество назначаемых жесткостных податливостей.

В любом случае при использовании «линейки» следует приготовиться к возможным «громадным» усилиям в периферийных элементах. Чтобы сгладить эти усилия возможно задание угловых податливостей грунтового основания для отдельно стоящих фундаментов или вообще отделить периферийные зоны от центральной части (если это возможно). Расчет арматуры в местах жестких тел следует производить отдельно по требованиям СП 52-101-2003 «расчет ЖБ элементов на продавливание».

При расчете на сейсмику упругие волны беспрепятственно уходят в полубесконечное основание. При модели на объемных элементах, где необходимы по берегам граничные условия в виде закреплений, они будут отражаться от границ (эффект «коробки»). Поэтому данная модель не корректна. Придется моделировать «пружины».
Для корректного просмотра действия сейсмических воздействий нужно создать нелинейные комбинации.

Источник