Зачастую, при проектировании сложных зданий и сооружений, проектировщик сталкивается с проблемой создания в расчетном комплексе корректной модели, которая бы максимально близко соответствовала реальной работе конструкции. Параметры моделей, которыми оперирует расчетчик, практически всегда являются неточными величинами, принимаемыми с какой-то долей вероятности.
Например, наиболее изменчивым параметром расчетной модели являются нагрузки. К таким нагрузкам относятся и сейсмические. Кроме того, при определении периодов и частот собственных колебаний с учетом упругой податливости основания жесткостные характеристики грунтов следует назначать исходя из экспериментальных данных об их свойствах при динамических воздействиях, а в случае отсутствия таковых, допускается использовать характеристики статической жесткости грунтов, увеличенной в 10 раз. Что, в свою очередь, приведет к другой картине распределения усилий, следовательно, и армирования в конструкциях. Таким образом, расчетчик при проектировании должен принимать во внимание результаты, полученные по двум схемам с различными грунтовыми условиями.
Именно для таких случаев учета изменчивости параметров расчетной модели, был разработан модуль Вариация моделей, входящий в состав программного комплекса ЛИРА 10.4.
Модуль Вариация моделей позволяет объединять результаты расчетов нескольких схем с одинаковой топологией. Объединение результатов может быть произведено как на уровне унификации уже вычисленных РСУ, так и на уровне объединения вычисленных усилий и перемещений от загружений в разных задачах, с дальнейшим вычислением РСУ и РСН. Результирующие РСУ и РСН могут быть использованы для расчета в конструирующих системах. В рамках одного расчета позволяет варьировать не только нагрузкой (традиционный расчет), но и жесткостными характеристиками, условиями примыкания, различными грунтовыми основаниями.
Модуль Вариация моделей входит в конфигурацию Full или может быть добавлен к конфигурации Pro или Standard.
Скачать демо-версию ЛИРА 10.4 Рассмотрим применение модуля Вариация моделей ЛИРА 10.4 для расчета 18-этажного жилого здания, расположенного в сейсмоопасном районе. Модель здания в ЛИРА 10.4 приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Аналитическая модель здания в ЛИРА 10.4
Общие габариты здания в осях в уровне первого этажа 44.84 х 15 м.
Высота здания – 56.2 м.
Здание состоит из подземного этажа и 18 надземных этажей, технического этажа.
Высота подземного этажа 2.5 м, первого этажа 3 м, высота типовых этажей 2.7 м, технический этаж высотой 1.6 м.
Грунтовые условия были получены на основании инженерно-геологических изысканий.
Сейсмические условия:
- категория грунта по сейсмическим свойствам – II;
- расчетная сейсмичность площадки – 8 баллов.
Коэффициенты постели были определены в , входящем в состав ЛИРА 10.4, по СП 22.13330.2011, с использованием (рис. 2).
Рис. 2. Параметры расчета коэффициентов постели. ЛИРА 10.4
Как говорилось выше, для получения коэффициентов постели при расчетах на сейсмические воздействия, жесткостные характеристики грунтов были увеличены в 10 раз. Результаты расчетов коэффициентов постели для статической и динамической задач приведены на рисунках 3 и 4, соответственно.
Рис. 3. Коэффициент постели C1z для статической задачи. ЛИРА 10.4
Рис. 4. Коэффициент постели C1z для расчета на сейсмические воздействия. ЛИРА 10.4
Как видно из изображений, коэффициенты постели имеют значительные различия для 2-х задач, что необходимо учесть в расчетах,
для получения правильных результатов.
Далее производим расчет двух моделей. После чего, необходимо провести совместный расчет и получить обобщенные результаты.
Для выполнения расчета по двум и более моделям необходимо создать проект с помощью модуля Вариация моделей, включающий список файлов задач, необходимых для получения обобщенных усилий (рис. 5).
Рис. 5. Создание обобщенной задачи. Модуль Вариация моделей. ЛИРА 10.4
Таким образом, при помощи Вариации моделей результаты расчета по различным вариантам расчетной модели объединились в единый массив, что позволило выполнить объединение расчетных сочетаний усилий (РСУ), произвести подбор армирования в элементах железобетонных конструкций. Проведенный анализ позволил сравнить результаты расчета, выполненные по одной из моделей, с обобщенными результатами с использованием модуля Вариация моделей. Например, на рисунках 6 и 7 приведено армирование перекрытия 1-го этажа для статической задачи и с использованием модуля Вариации моделей. Можно заметить, что в случае статической задачи суммарное армирование было в диапазоне от s200d16 до s200d36, а в обобщенном случае суммарное армирование увеличилось от s200d20 до s200d45.
Рис. 6. Армирование плиты перекрытия 1-го этажа статической задачи. ЛИРА 10.4
Рис. 7. Армирование плиты перекрытия 1-го этажа вариационной задачи. ЛИРА 10.4
Аналогично проводится анализ подобранного армирования в стержневых конструкция, стенах, фундаменте.
Рассмотренный нами пример является не единственным, где проектировщику приходится рассматривать и анализировать результаты по нескольким моделям одновременно. Так же, варьироваться могут нагрузки, жесткостные характеристики элементов, сечения, условия примыкания, наличие или отсутствие шарниров и т. д.
Важность применения модуля Вариация моделей в ЛИРА 10.4 очевидна: полученные результаты расчетов включают результаты по обоим вариантам загружений схемы и, тем самым, исключается возможность возникновения ошибок, то есть повышается качество расчётного анализа при проектировании.
