Расчет свайного фундамента с ростверком пример в программе scad

Как корректно задать работу свайного основания в SCAD 11.5?

Сразу скажу, что темы подобные тут уже были, но все достаточно старые и четкого ответа никто не дал.

Как верно задать работу свайного поля (с монолитным ростверком в виде ж.б. плиты) в СКАДе? Для себя узнал только 2 варианта, но по поводу первого из них возник вопрос:

1. Задать сваи через КЭ51 (пружинку), где жесткость по Z — это жесткость сваи, полученная путем деления: средняя нагрузка на сваю/осадка сваи. А жесткости по Х и У это 1/10 от жесткости по Z.
Однако на официальном форуме SCAD SOFT прочитал такую фразу, от одного пользователя:»К сожалению, в последней версии SCAD11.3 отсутствуют сочетания для 51КЭ. Вместо 51КЭ можно задавать обычный вертикальный стержень (5КЭ) L=1м».

2. Задать сваи через стержни длиной 1м (независимо от их длины), внизу пружина по Z (я так понимаю тот же самый КЭ51 с той же самой жесткостью, что и в случае 1), а сверху 2 пружины по X, Y с жесткостью 1/10 от Z.

Так вот, хотелось бы уточнить, можно ли считать по 1 способу? и можно ли считать, соответственно, по способу номер 2? Нужно ли учитывать давление грунта под монолитным ростверком, между сваями? И отличаются ли расчеты по свайному полю и свайной ленте?

Буду благодарен за разъяснение!

Вариант 3 (он же основной):

1. Определяем аналитическим расчетом по СП осадку здания на свайном фундаменте. В данном расчете будет определена сжимая толща грунта под концами свай.
2. Строим в скаде здание, ростверки, сваи и грунт. Грунт задаем объемными элементами с модулем упругости по геологии. Естественно учитываем строение грунта по слоям по глубине.
3. Под концами свай задаем грунт на глубину сжимаемой толщи.
5. Грунт распространяем за пределы здания на значительное расстояние для минимизации влияния на результаты расчета горизонтальных связей для грунта.
6. По краям грунтового массива с боков и снизу закрепляем узлы по Х, Y и Z.
7. Считаем схему.
8. Анализируем схему на предмет средних осадок. Они должны быть примерно равны аналитическому расчету.
9. Сравниваем данный расчет с расчетом на пружинках.
10. Результат данного расчета зависит от жесткости грунтового основания под концами свай. Чем меньше жесткость основания (чем больше осадка), тем большие усилия получите в конструкциях подвала, 1 и 2 этажей. И наоборот. Для понимания зависимости полезно поиграть жесткостью основания и сравнить результаты. При расчете на пружинках такой зависимости не будет, что неверно с точки зрения механики грунтов.

Данный расчет не является стопроцентным отображением работы грунтового основания, но намного больше приближен к реалиям, чем расчет на пружинках. Расчет на пружинках всегда дает неверную картину распределения усилий в сваях и конструкциях здания. Как результат — неверная расстановка свай и неверное армирование конструкций. Для получения еще более приближенной к реальности картины совместной работы свайного основания и грунтов необходимо использовать другие программные продукты, которые кроме модуля упругости позволяют задавать и другие характеристики грунтов. Но это уже, как говорится, совсем другая история.

Сообщение от Baton:
Вариант 3 (он же основной):

Данный расчет не является стопроцентным отображением работы грунтового основания, но намного больше приближен к реалиям, чем расчет на пружинках. Расчет на пружинках всегда дает неверную картину распределения усилий в сваях и конструкциях здания. Как результат — неверная расстановка свай и неверное армирование конструкций. Для получения еще более приближенной к реальности картины совместной работы свайного основания и грунтов необходимо использовать другие программные продукты, которые кроме модуля упругости позволяют задавать и другие характеристики грунтов. Но это уже, как говорится, совсем другая история.

Забыли еще при этом рассказать что крайния сваи бдут перегружены раза в полтора-два,а угловые раза в три-четыре

Сообщение от Флександр:
Забыли еще при этом рассказать что крайния сваи бдут перегружены раза в полтора-два,а угловые раза в три-четыре

Сообщение от Флександр:
Забыли еще при этом рассказать что крайние сваи будут перегружены раза в полтора-два,а угловые раза в три-четыре

Не забыл. Человек должен сам посчитать, проанализировать и если что непонятно, задать вопросы. И не обязательно в полтора-два и три-четыре раза. Зависит от многих факторов — жесткости всего здания и его отдельных элементов, распределения жесткостей по углам здания, общих размеров здания, жесткости основания, расстановки свай и прочее.

Сообщение от Emc:
Может есть вариант без перегрузки свай, который Вы знаете?

Проводились натурные испытания, которые показывают, что в крайних сваях усилия получаются больше. Это есть всегда. Готовых рецептов по расстановке свай при этом не существует. Зависит от каждого конкретного здания. От чего зависит — писал выше.

Сообщение от Baton:
Вариант 3 (он же основной):

Данный расчет не является стопроцентным отображением работы грунтового основания, но намного больше приближен к реалиям, чем расчет на пружинках. Расчет на пружинках всегда дает неверную картину распределения усилий в сваях и конструкциях здания. Как результат — неверная расстановка свай и неверное армирование конструкций. Для получения еще более приближенной к реальности картины совместной работы свайного основания и грунтов необходимо использовать другие программные продукты, которые кроме модуля упругости позволяют задавать и другие характеристики грунтов. Но это уже, как говорится, совсем другая история.

А что касается тех способов, что я указал в теме, они имеют право на жизнь, потому что знаю, что некоторые считают именно так?

Сообщение от Emc:
А что касается тех способов, что я указал в теме, они имеют право на жизнь?

По моему мнению — нет. Я уже писал, что при расчете на пружинках не получается правильной картины усилий как в сваях, так и в конструкциях.
Мы много лет считаем здания только совместно с грунтом. Я знаю примеры из практики, когда на слабых грунтах трещали подвалы. При расчетах на пружинках практически никогда не получается большой горизонтальной арматуры в стенах подвала. Вы просто моделируете винклеровское основание. При расчете с грунтом подвал получает общий изгиб с подъемом краев вверх. То есть весь подвал работает как большая изогнутая балка. Отсюда получаем приличную арматуру не только в плите, но и в стенах, особенно ближе к углам здания. Все это можно понять после сравнения результатов расчетов. Считайте и сравнивайте. Личный опыт лучше всех рассказов.

Сообщение от Baton:
По моему мнению — нет. Я уже писал, что при расчете на пружинках не получается правильной картины усилий как в сваях, так и в конструкциях.
Мы много лет считаем здания только совместно с грунтом. Я знаю примеры из практики, когда на слабых грунтах трещали подвалы. При расчетах на пружинках практически никогда не получается большой горизонтальной арматуры в стенах подвала. Вы просто моделируете винклеровское основание. При расчете с грунтом подвал получает общий изгиб с подъемом краев вверх. То есть весь подвал работает как большая изогнутая балка. Отсюда получаем приличную арматуру не только в плите, но и в стенах, особенно ближе к углам здания. Все это можно понять после сравнения результатов расчетов. Считайте и сравнивайте. Личный опыт лучше всех рассказов.

У Вас нет случайно примера расчётной схемы (в скаде) того способа, который Вы предложили?

Сообщение от Emc:
У Вас нет случайно примера расчётной схемы (в скаде) того способа, который Вы предложили?

Посмотрю на неделе на работе что можно показать. Конфиденциальность все-таки в договорах прописана.

Сообщение от Флександр:
Самому модель написать

Программа FEM Models. Я с ней знаком. Считаю, что это лучшая программа для грунтов. Разработчики — геотехники. Кандидаты и доктора наук. Умеет в том числе учитывать работу грунта во времени. У нас была возможность использовать эту программу в своих проектах для сложных котлованов и при примыканиях к котлованам сущ. зданий. Недостатком является то, что считает только до усилий. Если использовать сложные модели грунтов, то необходимо очень мощное железо. Чтобы грамотно использовать эту программу, необходимо разбираться в геотехнике. Развивается эта программа много лет целым коллективом геотехников.

Сообщение от Baton:
Посмотрю на неделе на работе что можно показать. Конфиденциальность все-таки в договорах прописана.

Сообщение от Baton:
Вариант 3 (он же основной):

Общая идея не плохая. Вот только нюансов целая куча. И самый большой нюанс — пытаться заставить программу, созданную для расчета рам из 3 стержней, считать грунт смоделированный объемниками.

Сообщение от Boris_1:
Общая идея не плохая. Вот только нюансов целая куча. И самый большой нюанс — пытаться заставить программу, созданную для расчета рам из 3 стержней, считать грунт смоделированный объемниками.

Есть инструмент — SCAD. Инженер использует этот интрумент по своему инженерному разумению. Если Вы думаете, что SCAD выдает абсолютно точный результат при расчете обычных схем, то Вы ошибаетесь. Всегда есть некоторая степень приближения к реальности. Так и с грунтом. Напоминаю то, о чем я писал выше:

Сообщение от Baton:
Данный расчет не является стопроцентным отображением работы грунтового основания

Главное — это чтобы инженер всегда понимал эту степень приближения к реальности.

Сообщение от Baton:
Если Вы думаете, что SCAD выдает абсолютно точный результат

Это вы сами только что придумали🙂 Уверяю вас, я так не считаю.

Сообщение от Boris_1:
Это вы сами только что придумали Уверяю вас, я так не считаю.

Не хотел Вас задеть. Это просто фигура речи русского языка. В любом случае прощу прощения.

Сообщение от Kraken:
На мой взгляд самым лучшим и верным будет расчет в связке SCAD+Plaxis

Главное при этом, чтобы Plaxis смог скушать очень большие схемы.

Сообщение от gorbun:
Подскажите, может я что не так понимаю?
Пружинки.
Есть назначенная длина сваи (по геологии).
Есть ее несущая способность (условно свая несет N тонн).
От несущей способности можно посчитать осадку отдельной сваи (s мм).
N/s — это и будет искомая условная пружинка? Почему все делят нагрузку (а не предельную нагрузку) на осадку.

Где-то читал, что в качестве прикидочного расчета можно нагрузку делить..

Примеры расчета в SCAD Office

Программный комплекс SCAD помимо расчетного модуля конечно-элементного моделирования имеет в своем составе набор программ, способных выполнять решение более частных задач. Ввиду своей автономности набор программ сателлитов можно использовать отдельно от основного расчетного модуля SCAD, причем не запрещается выполнять совместные расчеты с альтернативными программными комплексами (ПК ЛИРА 10, Robot Structural Analysis, STARK ES). В данной статье мы рассмотрим несколько примеров расчета в SCAD Office.

Пример подбора арматуры в ребре плиты заводской готовности в программе SCAD

Плита будет монтироваться на стройплощадке, например, на кирпичные стены шарнирно. Моделировать для такой задачи всю плиту, часть здания или целиком все здание считаю нецелесообразным, поскольку трудовые затраты крайне несоизмеримы. На помощь может прийти программа АРБАТ. Ребро рекомендуется нормами рассчитывать, как тавровое железобетонное сечение. Меню программного комплекса SCAD интуитивно-понятное: по заданному сечению, армированию и усилию инженер получает результат о несущей способности элемента со ссылкой на пункты нормативных документов. Результат расчета может быть автоматически сформирован в текстовом редакторе. На ввод данных уходит примерно 5-10 мин, что значительно меньше формирования конечно элементной модели ребристого перекрытия (не будем забывать, что в определенных ситуациях расчет методом конечных элементов дает больше расчетных возможностей).

Пример расчета закладных изделий в SCAD

Теперь вспомним расчет закладных изделий для крепления конструкций к железобетонным сечениям.

Нередко встречаю конструкторов, закладывающих параметры из конструктивных соображений, хотя проверить несущую способность закладных довольно просто. Для начала необходимо вычислить срезающее усилие в точке крепления закладной детали. Сделать это можно вручную, собрав нагрузки по грузовой площади, или по эпюре Q конечно-элементной модели. Затем воспользоваться специальным расчетным боком программы АРБАТ, занести данные по конструкции закладной детали и усилиям, и в итоге получить процент использования несущей способности.

Еще с одним интересным примером расчета в SCAD может столкнуться инженер: определение несущей способности деревянного каркаса. Как мы знаем, ввиду ряда причин расчетные программы МКЭ (метод конечных элементов) не имеют в своем арсенале модули расчета деревянных конструкций по российским нормативным документам. в связи с этим расчет может производится вручную или в другой программе. Программный комплекс SCAD предлагает инженеру программу ДЕКОР.

Помимо данных по сечению, программа ДЕКОР потребует от инженера ввода расчетных усилий, получить которые поможет ПК ЛИРА 10. Собрав расчетную модель, можно присвоить стержням параметрическое сечение дерева, задать модуль упругости дерева и получить усилия по деформационной схеме:

Полученные усилия далее необходимо задать в программе ДЕКОР для расчета сопротивления деревянного сечения.

В данном примере расчета в SCAD, критическим значением оказалась гибкость элемента, запас по предельному моменту сечений «солидный». Вспомнить предельное значение гибкости деревянных элементов поможет информационный блок программы ДЕКОР:

Пример расчета несущей способности фундамента в SCAD

Неотъемлемой частью моделирования свайно-плитного фундамента является расчет несущей способности и осадки сваи. Справится с задачей подобного рода, инженеру поможет программа ЗАПРОС. В ней разработчики реализовали расчет фундаментов согласно нормам «оснований и фундаментов» и «свайного фундамента» (в расчетных программах МКЭ таких возможностей не встретишь). Итак, чтобы смоделировать сваю, необходимо вычислить жесткость одноузлового конечного элемента. Жесткость измеряется в тс/м и равна отношению несущей способности сваи к ее осадке. Моделирование рекомендуется выполнять итерационно: в начале задавать приближенную жесткость, затем уточнять значение жесткости по вычисленным параметрам сваи. Построенная модель расчета методом конечных элементов позволит нам не только точно найти нагрузку на сваю, но и рассчитать армирование ростверка:

После расчета конструкции пользователь ПК ЛИРА 10 сможет вычислить требуемую нагрузку на сваю по выводу мозаики усилий в одноузловом конечном элементе. Полученное максимальное усилие будет являться требуемой расчетной нагрузкой на сваю, несущая способность выбранной сваи должна превышать требуемое значение.

В качестве исходных данных в программу ЗАПРОС вводиться тип сваи (буровая, забивная), параметры сечения сваи и грунтовые условия согласно данным геологических изысканий.

Пример расчета узловых соединений в SCAD

Расчет узловых соединений – важная часть анализа несущей способности зданий. Однако, зачастую, конструктора пренебрегают данным расчетом, результаты могут оказать крайне катастрофическим.

На рисунке приведен пример отсутствие обеспечения несущей способности стенки верхнего пояса подстропильной фермы в точке крепления стропильной фермы. Согласно СП «Стальные конструкции» подобные расчеты производятся в обязательно порядке. В программа расчета методом конечных элементов и такого расчета тоже не встретишь. Выходом из ситуации может стать программа КОМЕТА-2. Здесь пользователь найдет расчет узловых соединений согласно действующих нормативных документов.

Наш узел – ферменный и для его расчета необходимо выбрать советующий пункт в программе. Далее пользователь выбривает очертание пояса (наш случай V-образный), геометрические параметры панели, усилия каждого стержня. Усилия, как правило, вычисляются в расчетных программах МКЭ. По введенным данным программа формирует чертеж для наглядного представления конструкции узла и вычисляет несущую способность по всем типам проверки согласно нормативным документам.

Пример построения расчета МКИ в SCAD

Построение моделей расчета методом конечных элементов не обходится без приложения нагрузок, вычисленные вручную значения присваиваются в расчетных программах МКЭ на элемент. Помощь в сборе ветровых и снеговых нагрузках инженеру окажет программа ВЕСТ. Программа включает в себя несколько расчетных модулей, позволяющих по введенном району строительства и очертанием контура здания вычисляет ветровую и снеговую нагрузку (самые распространенные расчетные модули программы ВЕСТ). Так, при расчете навеса, конструктор должен указать высоту конька, угол наклона и ширину ската. По полученным эпюрам нагрузка вводится в расчетную программу, например, ПК ЛИРА 10.4.

В качестве вывода, могу сказать, что программный комплекс SCAD и его сателлиты позволяют пользователю существенно снизить трудозатраты при вычислении локальных задач, а также формировать точные расчетные модели, а также содержат справочные данные, необходимые в работе инженеров — строителей. Автономность программ позволяет конструкторам использовать их в сочетании с любыми расчетными комплексами, основанных на расчете методом конечных элементов.

Также рекомендую посмотреть вебинар по совместному использованию ПК ЛИРА 10 и программы ЗАПРОС (SCAD office) на примере расчета свайного основания.

Оставить комментарий к этой статье или задать вопрос автору можно на наших страницах в соцсетях Вконтакте или Facebook