Расчет бескаркасных сборных крупнопанельных зданий предполагает учет податливого соединения стен и плит в местах их пересечений (стыков). Как правило, в пространственных расчетных моделях зданий такого типа податливое соединение моделируется дискретными связями конечной жесткости [6, 14, 15]. Жесткость дискретных связей определяется на основании вида стыка и его конструктивных особенностей [1, 2, 3]. Моделирование дискретных связей достаточно трудоемкая задача и автоматизация процесса их создания позволяет существенно сократить трудозатраты инженера-расчетчика.
В ПК ЛИРА‑САПР 2017 появился специальный инструмент для эффективного моделирования и расчета узлов крупнопанельных зданий под названием «Стык» [4].
Разработан специальный класс информационных объектов – стык панелей, который позволяет существенно упростить и автоматизировать процесс моделирования крупнопанельных зданий, с последующей триангуляцией и получением конечно-элементной расчетной схемы.
В статье рассматриваются основные положения по работе с инструментом «Стык».
Создание стыков сборных элементов (панелей)
В ПК САПФИР 2017 (препроцессор ПК ЛИРА-САПР) появилась новая система Панельные здания, основой которой является инструмент «Стык».
Стык панелей в ПК САПФИР – особый информационный объект. Он существует только на пересечении конструктивных элементов модели здания (стен, перекрытий) и характеризует особенности их соединения.
При создании стыков в модели, в зависимости от положения соединяемых элементов и их количества, определяется тип стыка: вертикальный или горизонтальный, стена-стена, или стена-плита-стена и т.п. Для назначения стыков и дублирования (распространения) их свойств существуют специальные инструменты.
Назначение стыков проводится на предварительно подготовленной модели здания. Модель может быть подготовлена путём создания здания сразу из отдельных сборных элементов или посредством разрезки условно монолитного здания на отдельные элементы.
Разрезать стены и плиты на отдельные элементы можно с помощью стандартных инструментов ПК САПФИР или специальными средствами автоматической и ручной разрезки, предоставляемыми инструментом «Стык». При автоматическом разрезании существует возможность разрезки стен по линии пересечения с другими стенами, а плит по примыкающим стенам, по координационным осям и по предварительно созданным линиям разрезки.
Горизонтальные и вертикальные стыки элементов создаются:
- путем указывания курсором области в модели, где стыкуются элементы;
- автоматически с помощью функции «Обработать» для этажа, всего здания, выделенных/невыделенных элементов;
- принудительно с помощью функции «Создать стык» для выделенных элементов.
Стык в модели создается на основании библиотечного прототипа. Описание параметров прототипов стыков хранится в библиотеке стыков ПК САПФИР. Библиотека стыков с параметрами по умолчанию поставляется вместе с ПК САПФИР. Также у пользователя есть возможность пополнять библиотеку стыков новыми прототипами, создаваемыми на основании существующих, либо на основании базовых схем пересечения элементов.
При установке стыков в модели, библиотечный прототип связывается с конкретными деталями, и превращаются в экземпляр. Все значения параметров, которые были у стыков в библиотеке, применяются к текущему экземпляру. Некоторые параметры уточняются по месту. Например, в библиотеке были заданы параметры размещения закладных деталей. Для экземпляра рассчитывается реальная длина стыка, а закладные детали расставляются вдоль стыка по заданным параметрам. Из реальных деталей экземпляр стыка получает толщину стены, толщину перекрытия, материал перекрытия. Из библиотечных параметров – марку раствора, толщины швов, зазоры.
Для контактного и платформенного стыков на основании их свойств автоматически рассчитывается жесткость конечных элементов, с помощью которых моделируется податливость узлов сборного крупнопанельного здания.
Наиболее удобным для работы со схемой в целом является автоматический способ создания стыков, т.к. он позволяет быстро обработать всё здание или его значительный фрагмент. Программа анализирует места в модели, в которых можно организовать стык, и подбирает для каждого такого участка подходящий стык из библиотеки. Возможна ситуация, когда в библиотеке присутствуют несколько стыков, каждый из которых подходит для установки в данном месте. В этой ситуации программа установит первый подходящий стык из библиотеки. Если у пользователя есть свои конкретные предпочтения, то ему необходимо после автоматической установки выделить стык, автоматически установленный программой, и заменить его другим, выбрав нужный из библиотеки. Либо следует заранее указать в библиотеке стыков прототипу, что он является предпочитаемым.
Настройка параметров стыка
Для горизонтального стыка настраиваются следующие параметры: наименование, марка, тип конструктива, цвет обозначения, материал шва, длина шва, шаг узлов разбиения, настройка адаптации шага узлов разбиения, толщины растворных швов, зазоры между плитами в стыке, наличие закладных деталей и их параметры.
Рассмотрим подробнее некоторые настройки.
Тип конструктива – выбор представления стыка в аналитической модели. Тип конструктива «Жесткий» предполагает, что элементы стен и плит соединены по линии их пересечения без посредников по всем степеням свободы в общих узлах. Тип конструктива «С учетом заполнения» и «С учетом заполнения нелинейный» предполагает, что стены с плитами соединяются через специальные конечные элементы (КЭ 58/59 и КЭ 258/259 для нелинейного заполнения).
Шаг узлов разбиения предопределяет разбивку платформенного стыка на конечные элементы. Адаптивный шаг позволяет получить более качественную сетку конечных элементов путем гибкой корректировки указанного ранее шага узлов разбиения. К примеру, для простенка шириной 2000мм при указанном шаге узлов 300мм и выбранном адаптивном шаге, расстояние между узлами элементов стыка будет не 300мм, а 285.71мм.
В параметрах закладных деталей настраиваются следующие свойства: способ моделирования, цвет отображения, шаг по длине стыка и отступ первой детали от начала стыка, количество деталей, минимальное расстояние от детали до конца стыка.
Возможные способы моделирования соединения панелей посредством закладных деталей: отсутствие деталей, моделирование соединения при помощи КЭ 55/255 или объединение перемещений.
Все стыкуемые панели имеют свой порядковый номер и могут соединяться связями через закладные детали. В настройках закладных деталей указывается, какие элементы стыка соединяет соответствующая связь. Соединение создается указанием Да/Нет напротив соответствующей пары элементов стыка. Также задается жесткость связи в привязке к локальной системе координат стыка.
Для углублённого контроля параметров стыка существует свойство «Подетальная настройка», которое, к примеру, позволяет применить опцию «Аналитика по физике». Тогда аналитическая модель для этих элементов будет совпадать по габаритам с физической.
Изменение и копирование параметров стыка
При создании стыков может случиться так, что применился тип стыка или схема соединения, не подходящие для данного пересечения элементов. В таких случаях существует возможность изменить тип стыка, схему стыка, либо параметры стыка.
Стык панелей нельзя «копировать» как отдельный объект в отличие от стен, плит, колонн, балок и т.д. Однако имеется возможность копирования свойств конкретного стыка на другие стыки, имеющие такую же схему соединения элементов. Свойства выделенного стыка можно автоматически распространять на стыки всего здания, отдельные этажи, либо только на этаж, который является текущим. На выбор пользователя распространять свойства можно на стыки такой же марки, только на стыки того же библиотечного типа, на стыки с такой же схемой, на стыки с определенной длиной.
Также копирование свойств стыка возможно при помощи стандартной функции ПК САПФИР «Извлечь свойства».
Примеры стыков
Рассмотрим примеры соединения сборных элементов и их реализацию при помощи инструмента «Стык».
Платформенный стык с двухсторонним опиранием плит перекрытий
https://liraserv.com/kb/96/490/
Платформенный стык внутренних стен с односторонним опиранием плиты перекрытия
https://liraserv.com/kb/96/491/
При опирании плиты на наружную многослойную стену, при условии, что в САПФИР в качестве материала выбран многослойный, стык привязывается только к несущему слою. В ЛИРА-САПР многослойная панель рассматривается как пластина с толщиной несущего слоя и приведенным объемным весом.
Простой контактный стык
https://liraserv.com/kb/96/489/
Контактный стык с опиранием плит перекрытий на консоли стен
https://liraserv.com/kb/96/489/
Контактный стык стен с опиранием плит перекрытий на консоли также можно создать при помощи инструмента «Стык», но с некоторой последующей доработкой в ЛИРА-САПР.
Контактно-платформенные и платформенно-монолитные стыки сборных стен
С помощью инструмента «Стык» можно также создавать контактно-платформенные и платформенно-монолитные стыки сборных стен. Данные стыки могут быть сформированы на базе рассмотренных ранее платформенных и контактных стыков. Но при моделировании смешанных типов стыков следует учитывать, что САПФИР версии 2017 автоматически определяет жесткость только для платформенного и контактного стыка. Жесткость для смешанных типов стыков можно задать в диалоге «Расчет жесткости стыка».
Список литературы
- Пособие по проектированию жатых зданий / ЦНИИЭП жилища Госкомархитектуры. Вып. 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85). – М. : Стройиздат. 1989. – 304 с.
- СП «Крупнопанельные конструктивные системы. Правила проектирования» (Проект, Вторая редакция).
- Методическое пособие «Проектирование жилых многоквартирных зданий с широким шагом несущих конструкций, обеспечивающих свободную планировку»
- Водопьянов Р. Ю. Моделирование и расчет крупнопанельных зданий в ПК ЛИРА-САПР 2017 // Жилищное строительство. 2017. №3. С. 42-48
- Данель В.В. «Определение жесткостей платформенных стыков» (Журнал «Жилищное строительство» №2 2012 г.)
- Данель В.В. «Параметры 3D-стержней, моделирующих стыки в конечноэлементных моделях» (Журнал «Жилищное строительство» №5 2012 г.)
- Данель В.В. «Анализ формул для определения жесткости при сжатии платформенных стыков крупнопанельных зданий» (Журнал «Строительная механика и расчет сооружений» №1 2010 г.)
- Данель В.В., Кузьменко И.Н. «Определение жесткости при сжатии платформенных и платформенно-монолитных стыков крупнопанельных зданий» («Строительная механика и расчет сооружений» №2 2010 г.)
- Данель В.В. «Анализ формул для определения жесткости при сдвиге платформенных стыков крупнопанельных зданий» (Журнал «Бетон и железобетон» №1 2010 г.)
- Данель В.В., Кузьменко И.Н. «Напряжённо-деформированное состояние платформенных стыков крупнопанельных зданий с учётом изгибающих моментов от плит перекрытий» (Журнал «Бетон и железобетон» №4 2010 г.)
- Данель В.В. «О приведенном модуле упругости» (Журнал «Бетон и железобетон» №5 2011 г.)
- Данель В.В., Кузьменко И.Н. «Жесткости стыков крупнопанельных зданий: анализ формул, рекомендации по их уточнению и использованию в конечноэлементных моделях» (Сборник научных статей «Актуальные проблемы исследований сооружений» Часть 2 М. 2009 г.)
- Данель В.В. «Анализ формул для определения сдвиговой жесткости безшпоночного вертикального монолитного бетонного стыка двух железобетонных панелей, пересекаемого непрерывными арматурными стержнями» (Журнал «Строительная механика и расчет сооружений» №5 за 2013 г.)
- Шапиро Г.И., Гасанов А.А,. Юрьев Р.В. «Расчет зданий и сооружений в МНИИТЭП» (Журнал «Промышленное и гражданское строительство» №6 2007 г).
- Шапиро Г.И. Юрьев Р.В. «К вопросу о построении расчетной модели панельноrо здания» (Журнал «Промышленное и гражданское строительство» №12 2004 г).
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.
Комментарии