Расчет железобетонных конструкций

Особенности расчета железобетонных конструкций

APM Civil Engineering – это расчетный программный комплекс конечно-элементного анализа, отвечающий всем современным требованиям строительного проектирования. Одним из ведущих направлений развития программы, является постоянное усовершенствование модуля расчета железобетонных конструкций, позволяющего выполнять расчеты зданий и сооружений различной конфигурации в плане, с последующим анализом напряженно-деформированного состояния и подбором армирования.

В условиях быстрорастущих темпов применения монолитной технологии возведения задний и сооружений, актуальным становится выполнение проектировочных расчетов, а в условиях модернизации и реконструкции объектов строительства, выполненных с использование сборного железобетона – проверочного.

Функционал программы APM Civil Engineering позволяет рассчитывать железобетонные здания и сооружения различного назначения по первой и второй группе предельных состояний. В программе реализовано два типа расчета: проектировочный и проверочный.

Проектировочный расчет в среде APM Civil Engineering позволяет подобрать оптимальные размеры поперечных сечений стержневых и плоских элементов, моделируемых пластинами (оболочками) и удовлетворяющих условиям прочности, жёсткости и трещиностойкости.

Проверочный расчет основывается на проверке заданных пользователем сечений, с целью обеспечения их прочности, жёсткости и трещиностойкости в соответствии основными, предъявляемыми к ним критериями.

Независимо от типа проводимого расчета, требуется предварительный анализ расчетной модели и определение границ применимости основных типов элементов (стержней, пластин (оболочек), объемных элементов). Начальный этап расчета заключается в создании конечно-элементной модели, назначении основных параметров сечениям, задании кинематических и силовых граничных условий, формировании расчетных сочетаний нагрузок (РСН) и расчетных сочетаний усилий (РСУ), выполнении расчета и определения параметров напряженно - деформированного состояния элементов. Следующим этапом расчета железобетонных конструкций является проверка конструктивных элементов, результаты расчета которых для разных типов элементов могут быть представлены: для стержневых (свай, колонн, пилонов, ригелей и т.д.) – в виде подбора арматуры и определения коэффициентов использования, для плоских, моделируемых пластинами (оболочками) – в виде изополей армирования, для объемных – в виде распределении максимальных главных растягивающий напряжений. Постпроцессор для анализа полученных результатов, а также данных подбора арматуры несущих железобетонных элементов интуитивно понятен, что снижает риск возникновения ошибки.

Возможности программы позволяют моделировать объёмные (массивные) тела, которыми, как правило, выступают фундаменты зданий и сооружений, толстые плиты и пр. с заданным армированием в виде стержней и выполнением последующего проверочного расчёта. Анализ результатов выполняется в таком случае в программе APM Civil Engineering на основании полученных значений максимальных главных растягивающих напряжений в бетоне и арматуре.

Расчёт конструктивных железобетонных элементов в программе APM Civil Engineering предполагает проверку или подбор армирования стержневым и плоским конструкциям в соответствии с действующими нормативным документами. Функциональные возможности программы позволяют на этапе проверочного расчёта задать практически любой тип армирования, как для стержневых элементов (ригелей, колонн, свай и т.д.), так и для плоских (фундаментные плиты, перекрытия, покрытия, стены и пр.). Кроме того, на этапе выполнения проверочных расчётов инженер проектировщик имеет возможность учесть предварительное напряжение для расчёта конструкций по второй группе предельных состояний.

Проверка заданного армирования и подбор армирования в рамках проектировочного расчёта может быть выполнен по одной из реализованных моделей: по предельным усилия, по двухлинейной диаграмме и по трёхлинейной диаграмме бетона с упрочнением.

В APM Civil Engineering реализована возможность формирования как расчетных сочетаний нагрузок (РСН), так и формирование расчетных сочетаний усилий (РСУ), что позволяет учесть самое неблагоприятное сочетание внешних воздействий. Расчёт по требуемым критериям выполняется для двух групп предельных состояний.

Расчётное сочетание нагрузок (РСН) представляет собой функционал, в котором пользователь либо самостоятельно, либо используя процедуру автоматического вычисления, может задать все возможные комбинации внешних нагрузок, на которые должна быть рассчитана рассматриваемая конструкция.

Расчётное сочетание усилий (РСУ) также является встроенным функционалом в APM Civil Engineering, который позволяет определить для рассматриваемой конструкции наиболее невыгодное сочетание внутренних силовых факторов в соответствии с критериями, изложенными в соответствующих нормативных документах по расчёту железобетонных конструкций.

Функциональные возможности РСУ и РСН в APM Civil Engineering позволяют сгруппировать типы внешних воздействий на здание или сооружение в зависимости от их классификации, изложенной в действующих нормативных документах, а также задать правила формирования РСУ и РСН, если имеются знакопеременные, взаимоисключающие или сопутствующие воздействия. Каждой из заданных нагрузок в автоматическом режиме присваиваются коэффициенты надёжности по нагрузке и коэффициенты сочетания и затем по результатам вычислений, в APM Civil Engineering имеется возможность графического вывода результатов расчёта РСУ и РСН (включая перемещения по всем направлениям). Графический вывод представляет собой стандартную карту результатов, в которой отображается интересуемый силовой фактор в каждом из конечных элементов.

Возможности APM Civil Engineering в части выполнения расчётов железобетонных строительных конструкций позволяют в автоматическом режиме осуществлять задание ветровых нагрузок, включая пульсацию, сейсмических нагрузок. Средняя составляющая основной ветровой нагрузки рассчитывается автоматически в зависимости от применяемых пользователем настроек программы, которые включают задание типа местности, ветрового района и иной информации, предусмотренной действующими нормативными документами для выполнения расчётов, и задаётся переменной по высоте к выделенным элементам объекта.

Аналогичным образом осуществляется задание сейсмической нагрузки, которая может быть учтена с помощью заданных пользователем спектров ответа или в соответствии с методикой, изложенной в нормативных документах.