ПК «ЛИРА САПР» версия 2016 предлагает комплексные решения вопроса моделирования свайных фундаментов. В видео рассмотрен один из возможных вариантов технологической цепочки, создания адекватной расчетной модели, ее корректировки и расчета.

Довольно часто возникает ситуация, когда по результатам расчета приходится выполнять корректировку расстановки свай: изменять их количество, шаг, менять их жесткостные характеристики и т.д.

Предположим, что для расчетной модели (рис. 1), согласно результатам предварительного расчета, необходимо рассмотреть иной вариант свайного фундамента.

Рис.1. Исходная расчетная модель

Данную задачу можно решить непосредственно инструментами среды ВИЗОР-САПР, либо воспользоваться автоматизированным инструментарием предпроцессора САПФИР.

 

Создание произвольного фрагмента схемы с помощью системы «САПФИР»

В качестве основы для построения нового фрагмента в САПФИР выполним отметку элементов первого этажа (рис.2).

Рис. 2. Создание произвольного фрагмента схемы с помощью системы «САПФИР»

Далее, воспользуемся автоматизированным инструментарием предпроцессора САПФИР:

1 способ – подключение подложки расстановки свай

Для тех, кто предпочитает работать, например с AutoCad или другими Cad-системами можно подключить подложку расстановки свай. Импортируем план ростверка из файла DXF в текущий уровень и преобразовываем его в объекты расчетной модели (рис.3).

Рис.3. Импорт плана ростверка из файла DXF в модель ПК САПФИР-3D

 

Импорт поэтажных планов из файлов DXF в модель ПК САПФИР-3D (файл)

 

2 способ – компоновка свайного фундамента при помощи инструментов построения САПФИР

Для моделирования плитного ростверка и моделирование свай можно воспользоваться инструментами САПФИР.

Для расстановки свай в модели САПФИР предлагает широкий функционал: расстановка одиночных свай, расстановка свай по заданной траектории с заданным шагом, добавление двухмерного массива свай с привязкой и различными вариантами заполнения (рядовой, шахмотной) и т.д. (рис. 4-6)

    

Рис.5. Построение массива свай внутри контура (для рядовой расстановки) и изменение точки отсчета расстановки

В нашем примере использовались забивные сваи квадратного сечения 400 миллиметров и длиной 7 метров:

- выберем способ расстановки свай - «внутри контура;

- корректируем, при необходимости, шаг расстановки свай, ( в нашем примере это расстояние равное пяти диаметрам сваи);

- выполним расстановку свай, на базе прямоугольного замкнутого контура.

Рис.7. Расстановка свай «внутри контура»

Далее следуем алгоритму:

-формируем расчетную модель из аналитической модели;

-выполняем поиск пересечений объектов, для обеспечения совместной работы элементов расчетной схемы;

-задать необходимый шаг триангуляции для объектов будущей расчетной модели;

-выполняем триангуляцию (контролируем качество полученной сети);

-возвращаем созданный фрагмент в ВИЗОР.

 

КОРРЕКТИРОВКА СВОЙСТВ СВАЙ В ПК ЛИРА-САПР

 

Для того чтобы избавиться от ранее удаленных элементов и обеспечить совместную работу конечных элементов, необходимо выполнить упаковку схемы.

Обратите внимание, что свая в ПК ЛИРА-САПР может быть смоделирована как единственный одноузловой конечный элемент типа 57 (ВИДИО -ЛИРА-САПР 2015: Жесткость свай), либо как цепочка вертикальных стержней (Статья -Моделирование сваи цепочкой вертикальных стержней).

В нашем примере рассмотрен способ моделирования свай цепочкой вертикальных стержневых элементов, соединенных одноузловыми конечными элемента типа 57 (КЭ57). Сверху и снизу цепочки также располагаются КЭ57. Стержневые элементы моделируют тело сваи, а КЭ57 – жесткость грунтового основания сваи.

Для КЭ-57 характеристики слоев грунта определяются автоматически на основе созданной трехмерной модели грунта и местоположения сваи.

 

Для моделирование сваи цепочкой вертикальных стержней в диалоговом окне Группы свайного поля выполняем корректировку свойств свай (рис.8):

- L – длина сваи, м;

- D, d – размеры круглого сечения;

- B, H – размеры прямоугольного сечения, см;

- Ec – модуль деформации материала сваи, т/м2;

- db – диаметр уширения, м;

- γс – коэффициент условий работы;

- Lv – количество участков разбиения сваи по длине (для учета боковых коэффициентов жесткости грунта по глубине);

- k - коэффициент глубины под пятой сваи; позволяет управлять толщиной учитываемого слоя грунта под пятой сваи при вычислении вертикальной жесткости;

- hd – глубина от поверхности земли, на которой НЕ учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности (при сейсмическом воздействии), м.

Рис.8 Диалоговое окно Группы свайного поля

 

Далее, настраиваем способ моделирования свай (одноузловым конечным элементом «свая» КЭ 57 или цепочкой стержневых элементов).

Настраиваем условия сопряжения свай с ростверком в зависимости от конструктивного решения узла.

Задается способ вычисления жесткостей свай:

-Первый вариант - по результатам полевых испытаний, когда задается коэффициент, который определяет какая часть нагрузки, распределяется по длине сваи, а оставшейся часть воспринимается пятой сваи.

- Второй способ - на  основании несущей способности сваи, вычисленные по грунту в зависимости от характера работы сваи и в зависимости от условий работы сваи, условий погружения.

Для уточнения горизонтальной жесткостей свай с учетом взаимного влияния, есть возможность задания радиуса влияния сваи на другие сваи, которое можно представить в абсолютном виде или множителем к соответствующему размеру сваи.

Еще одна опция, которая называется: «использовать условную ширину опирания сваи на грунт» при вычислении горизонтальной жесткости и если данная опция отключена, то используется соответствующий габарит и сечение сваи (более подробно вычислений условной ширины можно посмотреть в приложении «Б» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»).

Подтверждаем, сделанные изменения и у нас автоматически происходит перегенерация расчетной модели, цепочку вертикальных элементов создается автоматически. При изменении свойств Группы свайного поля, которой принадлежит свая, происходит автоматическое изменение длина и поперечного сечение сваи.

В месте примыкания к ростверку, если он задан в виде горизонтальных пластинчатых конечных элементов или в виде горизонтальных стержней прямоугольного поперечного сечения, в свае создается абсолютно жесткая вставка, длина которой равна половине толщины фундаментной плиты или половине высоты балки ростверка.

Плита может опираться на сваю как жестко, так и шарнирно, в последнем случае в месте прикрепления на свае будет создан шарнир.

 

 

 

 

 Далее приступаем к подключению модели грунта. Таблица характеристик грунтов дополнена новым блоком информации, в котором задается коэффициент пропорциональности, принимаемых в зависимости от вида грунта, окружающего сваю.

 

Рис.9 Таблица характеристик грунтов

 

Графическая среда системы грунт позволяет контролировать привязки свайного поля на плане, а также по высоте грунтового массива (рис.10).

 

Рис.10 Произвольный разрез в системе Грунт

 

Активируем опцию «привязка» и вводим величину привязки соответствующей системе координат, которая используется в модели грунта.

Сохраняем сделанные изменения и выполняем первый расчет жесткостей.

 

Для контроля полученных жесткостей созданы соответствующие мозаики. Применение конечных элементов свая дает возможность адекватно учесть совместную работу свайного основания и грунтового массива без привлечения громоздких трехмерных моделей грунта. По результатам статического и динамического расчета в конечных элементах свая, вычисляются усилия, которые выводятся в виде таблиц и мозаик.

Так как, в расчетной модели не учитывалось взаимного влияния свай, все жесткости, независимо от положения свай в свайном поле, одинаковые (Рис.10).

Рис.10 Мозаика жесткостей Rх, т/м