Сучасні версії програмного комплексу ЛІРА-САПР пропонують широкі можливості розрахунку та конструювання мостових споруд різних систем. У списку розв'язуваних задач можна відмітити особливо цікаві та актуальні:
- завантаження будь-яких криволінійних прогонових будов рухомими навантаженнями по СП 35.13330.2011 (у плані, поздовжньому профілі, і навіть по спіралі з пропуском навантаження «самого над собою») у модулі «Транспортне навантаження», яке входить до базової версії препроцесора САПФІР починаючи з 2017 року. Також можливо дуже легке та інтуїтивно зрозуміле створення будь-яких транспортних засобів та правил їх руху по заданих траєкторіях із внесенням цих навантажень у власну бібліотеку, з можливістю передачі цієї бібліотеки з одного комп'ютера на інший;
- побудова огинаючих епюр зусиль від розрахункових та нормативних навантажень у процесорі РСН на основі аналізу до 1000 стовпців сполучень навантажень в одній таблиці РСН (при цьому кількість таблиць РСН в одній задачі не обмежується), починаючи з 2016 року;
- створення власних матеріалів (бетон, арматура) з міцнісними та деформаційними характеристиками згідно з вказівками розділу 7 СП35.13330.2011, та подальший розрахунок армування ненапружуваних залізобетонних конструкцій мостів у нелінійній деформаційній моделі (НДМ) згідно СП 52-101, що відповідає вказівкам пункту 7.61 СП 35.13330.2011;
- нова додаткова система «Конструктор перерізів універсальний», що з'явилася в 2018 році, дозволяє створювати багатоматеріальні перерізи з нелінійними властивостями матеріалів і вести розрахунок звичайних перерізів ненапружуваних мостових ЗБК, сталезалізобетону, а також перерізів, посилених накладною плитою, зовнішнім армуванням або всім одразу. При цьому окремо виділяються зусилля в існуючій арматурі, визначається стиснута зона бетону, розтягнутий бетон вимикається з роботи, окремо можна проаналізувати напруження в конструкціях підсилення тощо.
Нижче розглянемо усі ці можливості більш детально.
Завантаження тимчасовим рухомим навантаженням криволінійних у плані прогонових будов згідно СП 35.13330.2011. Побудова огинаючих епюр зусиль.
На рис. 1.1 представлений фрагмент «перехрестя» 4-гілкової міської естакади з монолітного ненапруженого залізобетону в препроцесорі САПФІР. Зеленим показано осі ребер під плитою, червоним – осі опор (імпортовані з плану естакади у форматі .dwg, так само як і геометрія плити). До кожної гілки «перехрестя» примикають естакади із звичайного збірного залізобетону. Така конструкція обумовлена надзвичайно складними та обмеженими міськими умовами.
Кожна позиція візка на траєкторії генерує кілька навантажень, що поміщаються в окреме завантаження (рис.1.3). Далі у розрахунку в кожній смузі всі ці навантаження автоматично оголошуються взаємовиключними – тобто відповідно до СП35.13330.2011 [1], в один момент часу в одній смузі руху може знаходитися тільки один візок АК (нормативне навантаження від автотранспортних засобів).
На більш простому прикладі криволінійної прогонової будови (рис.1.4) розглянемо основні принципи встановлення рухомого навантаження за допомогою нової функції САПФІР «Транспортне навантаження», входить до базової комплектації препроцесору.
Усі параметри переховуються під однією кнопкою (панель Навантаження на вкладці Створення). Після її натискання відразу відкривається вбудована бібліотека навантажень, яку можна поповнювати будь-якими транспортними засобами та передавати між робочими місцями.
Рухливе навантаження можна вибрати із наявних у САПФІР або створити самостійно (об'ємна модель машини не обов'язкова, але зручна для візуалізації). Головне для подальшого розрахунку – розставити по колесах відповідні навантаження. Модель записується в бібліотеку, яка знаходиться в системній папці САПФІР «Library». Передаючи папку між комп'ютерами, можна ділитися своєю бібліотекою (рис. 1.5).
Подвійним натисканням по навантаженню у бібліотеці воно стає активним. При натисканні кнопки «Параметри» (у рядку властивостей інструмента «Транспортне навантаження») з'являється вікно, в якому встановлюється ширина колії, крок візків уздовж лінії руху або фіксоване число візків (з рівномірним кроком) на цій лінії, а також коефіцієнт смужності для 2-ї та наступних смуг.
Після закриття цього вікна, при установці навантаження на лінію руху з'являється запит на активацію СП35.13330.2011 для збору навантажень та формування РСН.
Рис.1.9. «Прокочування» візка вздовж лінії руху: завантаження Т1_1 – перша, «стартова» позиція, Т1_2 – наступна, і т.д.
Крок визначається користувачем перед встановленням навантаження, але може коригуватися у фізичній моделі з подальшим оновленням розрахункової моделі
Також для кожної смуги можна додати горизонтальне навантаження від відцентрової сили, поперечних ударів та гальмування (кнопки «Горизонтальне навантаження» у рядку властивостей інструменту Транспортне навантаження). Мабуть, найзручнішою функцією цього діалогу є можливість задавати рівень розташування горизонтального навантаження – наприклад, для АК відцентрова сила та гальмування розташовуються за 1,5 м над проїжджою частиною (рис.1.10). У ПК ЛІРА-САПР це експортується у виді аналогу навантаження-штамп: «масив» горизонтальних зосереджених сил та «масив» моментів від вертикального перенесення.
Існує можливість прокатування навантаження спіральними пандусами (команда «Проекція» у рядку властивостей інструменту Транспортне навантаження – забезпечує проектування осьової лінії смуги руху транспортного засобу на поверхню проїжджої частини, що дозволяє ефективно прикладати навантаження до пролітних будов з істотним підйомом та(або) косиною).
Повертаючись до 4-гілкової міської естакади, розглянутої на початку статті (рис.1.1 – рис.1.3), результатом використання системи САПФІР «Транспортні навантаження» явилося значне зниження трудомісткості отримання огинаючих епюр зусиль при численних варіаціях положення візків АК на проїжджих частинах кожної гілки (на основі аналізу близько 300 стовпців РСН, сформованих автоматично) (рис. 1.12).
При цьому в редакторі РСН в 2016 році з'явилася можливість отримання огинаючих епюр від усіх стовпців РСН (мінімальні та максимальні, розрахункові та нормативні) є необхідною та довгоочікуваною функцією для розрахунків мостових конструкцій, тому що раніше було необхідно розглянути окремо всі РСН, вибираючи для кожного елементу та для кожного його перерізу стовпці з екстремальними значеннями при різних положеннях рухомого навантаження, а тепер це робиться автоматично, встановленням галочки «Визначальні РСН» (рис. 1.12).
Підбір армування мостових залізобетонних конструкцій відповідно до вимог СП 35.13330.2011
В даний час у ПК ЛІРА-САПР відсутня можливість вибору варіанта конструювання ЗБК по СП35.13330.2011 [1]. Однак у цьому СП присутній запис, який дозволяє розраховувати перерізи просторових моделей мостових конструкцій по СП52 [2] із застосуванням нелінійних деформаційних моделей (НДМ):
7.61.
…
Вказівками СП52-101 і СП52-102 рекомендується керуватися при розрахунках:
залізобетонних елементів на косе позацентрове стиснення та косий вигин;
…
елементів, що працюють на вигин із крученням.
У всіх перерахованих розрахунках слід для бетону та арматури приймати розрахункові опори та граничні деформації, встановлені у цих нормах.
Якщо перефразувати абзац, то можна сказати, що у всіх випадках складного напруженого стану рекомендується користуватися нормами СП 52. Очевидно, що в несиметрично навантаженій просторовій моделі моста всі елементи схильні якраз до косого позацентрового стиснення, косому вигину або вигину з крученням, що дозволяє нам вибрати варіант конструювання по СП52 [2], але при цьому необхідно ввести міцнісні та деформаційні характеристики бетону та арматури по СП35 [1].
Така можливість з'явилася починаючи з 2016 року, коли характеристики матеріалів стали редагованими у будь-якому варіанті конструювання (раніше введення своїх параметрів було можливе тільки для конструювання по СНиП 2.03.01 [2], і це не відповідало вимогам п.7.61 СП 35).
Приклад розрахунку мостової залізобетонної конструкції з бетону В30 та арматури А400 з використанням 2-лінійних діаграм стану по СНиП 52 (СП 52) (рис.2.1):
- для бетону задаємо згідно СП 35 [1]:
- модуль пружності по табл.7.11;
- Rb, Rbt, Rb,ser, Rbt,ser по табл. 7.6;
- граничні відносні деформації згідно п.7.32.
- для арматури задаємо згідно СП 35[1]:
- Es згідно табл.7.19;
- Rsn, Rs, Rsc згідно табл. 7.16 і п.7.38;
- Rsw з урахуванням коефіцієнта ma6 згідно п. 7.40.
Варто зазначити, що нормативні опори Rsn по СП 35 [1] і СП 63 [3] (СП 52, СНиП 52…) тотожні, відрізняються лише розрахункові.
Далі можна проводити розрахунок армування мостових конструкцій стандартними інструментами ЛІРА-САПР.
Використання додаткової системи «Конструктор перерізів універсальний»
«Конструктор перерізів універсальний» - нова система корисна для мостовиків, тому що дозволяє вести розрахунки багатоматеріальних перерізів, таких як сталезалізобетон або посилений зовнішнім армуванням залізобетон.
Розглянемо нижче на двох прикладах складених перерізів. Перший приклад - перерізу каркасної балки довжиною 16,76 м, висотою 100 см, посиленою накладною плитою товщиною 15 см та зовнішнім армуванням зі швелеру 16П (рис.3.1).
Для балки задаємо проектний бетон В22,5, арматуру AII. Для бетону плити підсилення (а можна врахувати ще й армування цієї плити арматурою AIII – і тоді переріз складався б із 5-и різних матеріалів) вводимо характеристики бетону В30, для швелеру – сталь С245 (рис.3.2).
Рис.3.2. Характеристики бетону накладної плити та зовнішньої арматури по СП 35:
а) сталь С245; б) бетон накладної плити В30
Таким чином, можливо провести розрахунок нелінійної деформаційної моделі перерізу з 4-х матеріалів як на задане навантаження, а також виконати наочний розрахунок граничного зусилля.
Наприклад, на рис.3.1 проведено розрахунок на згинальний момент 100 т*м та визначено напруження в бетоні балки та накладної плити; висота розтягнутої зони бетону, вимкненої з роботи; зусилля та напруження у кожному арматурному стержні та у зовнішньому армуванні. На рис. 3.3. показані нормальні напруження в заданому перерізі балки при згинальному моменті 240,63 т*м. Переріз ще не зруйнований повністю, але в нижніх стержнях напруження дорівнює Rs, а зовнішнє армування у виді швелеру порвано. На наступному кроці, при значенні моменту 245,31 т * м переріз вже зруйнований повністю (рис. 3.4).
Таким чином, можна з будь-яким кроком відстежувати процес руйнування перерізу. При цьому не обов'язково заповнювати таблицю зусиль вручну – за допомогою кнопок внизу «Тиражування рядків» та «Інтерполяція між першим і останнім рядками» можна в декілька кліків розділити інтервал між першим і останніми значеннями на десятки та сотні кроків (рис. 3.4).
Новий «Конструктор перерізів» дуже зручний для розрахунку сталезалізобетону (рис.3.5-3.6).
При порівнянні жорсткістних характеристик на рис.3.5 і рис.3.6 видно, що в них враховується тільки не виключений на цій стадії матеріал, тобто ми отримуємо правильні наведені характеристики перерізів.
Таким чином, сучасні версії ПК ЛІРА-САПР представляють різноманітні, широкі та досить зручні можливості для дослідження НДС мостових конструкцій.
Список літератури
- СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*»
- СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры
- СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»
- СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003»
Помилка в тексті? Виділіть її та натисніть Ctrl + Enter, щоб повідомити нам.
Коментарі