Автоматизация процесса оценки грузоподъемности пролетного строения при помощи параметрического ввода в расчетном комплексе SOFiSTiK.

Игорь Булаев, МАДГТУ (МАДИ)

 

  Сотрудником кафедры «Мостов, тоннелей и строительных конструкций» МАДГТУ (МАДИ) Булаевым И.В. была разработана программа автоматизации процесса определения грузоподъемности разрезных пролетных строений автодорожных мостов, базирующаяся на ПК SOFiSTiK.  Данная программа создавалась с целью облегчения процесса проверки курсовых работ студентов, изучающих дисциплину «Эксплуатация и реконструкция мостов»

 

   Описание программы

  Программа представляет из себя графическую оболочку, созданную на языке программирования Visual Basic. Рабочие окна программы представлены на рисунках ниже.

Рис. 1. Задание габарита проезжей части и параметров дорожной одежды

 

  В начальном меню указываются основные параметры габарита пролетного строения, а также конструкции дорожной одежды как на проезжей части, так и на тротуарах. Предусмотрена возможность задания пролетных строений с несимметричными тротуарами и тд.

Рис. 2. Задание балок пролетного строения из библиотеки

 

  В программе реализована работа с библиотекой балок, как типовых, так и индивидуальных проектов. Существует возможность добавление новых балок в библиотеку. Для каждой балки создан свой текстовой файл на языке CADINP, поддерживаемый ПК SOFiSTiK. Пример файла данных для типовой балки серии 56Д с расчетным пролетом 13,7 м приведен ниже.

SECT #sect MNO #mno  TITL "56D 14.06"
POLY   TYPE O MNO #mno
VERT '0100' Y -137.5000/1000 Z 30/1000 EXP 1
VERT '0101' Y -167.5000/1000 Z 0/1000 EXP 1
VERT '0102' Y 167.5000/1000  Z 0/1000 EXP 1
VERT '0103' Y 137.5000/1000  Z 30/1000 EXP 1
VERT '0104' Y 92/1000             Z 700/1000 EXP 1
VERT '0105' Y -92/1000            Z 700/1000 EXP 1
VERT '0100' Y -137.5000/1000 Z 30/1000 EXP 1

  В файле также заложен алгоритм определения предельного момента сечения, с учетом армирования, коррозии арматуры и коэффициента условия работы арматуры в соответствии с ВСН 55-81 (рисунок 5) . Подробное описание алгоритма изложено в учебном пособии В.Н. Кухтина, И.В. Булаева, И.С. Баранова «Применение расчетного комплекса SOFiSTiK для расчета мостовых конструкций».

Рис.3. Общий вид расчетной схемы в SOFiSTiK

  На данный момент оценка грузоподъемности осуществляется по одному сечению в середине пролетного строения. Реализована возможность автоматизированного создания расчетной модели бездиафрагменных, диафрагменных и комбинированных (уширенных приставными элементами) пролетных строений. В алгоритме применена пластинчато-стержневая расчетная модель с использованием кинетических связей (рисунок 3). 

Рис. 4. Задание расстояний между главными балками.

  При задании расстояний между главными балками также возможно учитывать наличие  свесов тротуарных балок, данная функция необходима для переноса временной и постоянной нагрузки с тротуаров на пролетное строение с учетом правила переноса нагрузки. Свесы могут быть как симметричны, так и несимметричными.

Рис. 5. Задание временных нагрузок и нагрузок от барьерного заграждения, тротуарных блоков



  Для временной транспортной нагрузки предусмотрена пробежка поперек пролетного строения в заданном сечении с целью нахождения максимально нагруженных балок. На данный момент реализована «пробежка» для однополосных и двуполосных пролетных строений (III категория дорог) с указанием количества положений нагрузки (сделано с целью экономии времени на расчет). Для временной нагрузки по ОДН 218.0.032-2003 предусмотрено нахождение положения нагрузки вдоль пролетного строения с учетом схемы нагрузки.   
  В соответствии со СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы». Для нагрузки АК, а также для загружений автотранспортными средствами в соответствии с ОДН генерируются основное и аварийное загружение. В зависимости от выбранных норм назначается величина нагрузки от толпы на тротуарах.

Рис.6. Задание коррозии и коэффициента условий работы арматуры в соответствии с ВСН 55-81

 

Рис. 7. Файлы программы

  Как уже говорилось выше, программа является свое рода «мастером» для оценки грузоподъемности пролетного строения. Основным ядром программы являются dat файлы, написанные на языке CADINP. На рисунке 7 приведены основные файлы, с которыми осуществляется работа программы.

  Данные файлы являются заранее заготовленными шаблонами. Программа  формирует основной файл, в котором хранятся переменные, полученные из диалоговых окон, и подключает в исполняемый файл необходимые dat файлы. Каждый dat файл является независимым и редактируемым в реальном времени, что упрощает процесс отладки и модифицирования программы.



Рис. 8. Пример отчета, формируемый в SOFiSTiK

  Программа находится на стадии beta тестирования. В ближайшем будущем планируется развить данное направление и расширить функционал (определение грузоподъемности по поперечной силе, определение грузоподъемности по плите проезжей части пролетного строения).
  В качестве выводов хочется отметить то, что внутренний язык программирования SOFiSTiK позволяет реализовывать подобные проекты и без внешней программы. Однако она облегчает процесс задания исходных данных.
  Демонстрация работы данной программы будет представлена в одном из ближайших видео уроков.

   Ваши вопросы, замечания, предложения отправляйте на почту

recrut31@gmail.com

Булаев И.В.

Читаем дальше →

Расчет зданий в SOFiSTiK. Часть 1.4.(4) Назначение сочетаний нагрузок

Артём Письмак
 

  Представляем вниманию читателей серию публикаций по проектированию и расчёту зданий, сделанный в виде мастер-класса с пояснениями каждого действия. По завершению серии публикаций будет выпущено полноценное методическое пособие.

 

  Выдержка из методического пособия "Расчёт многоэтажного здания с учётом деформации упругого полупространства и динамических воздействий по действующим нормам Российской Федерации"

 

  Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий.
  Сочетания рассматриваются как реально вероятное совместное действие нагрузок при расчете конструкции на определенной стадии.
  Ввод соответствующих коэффициентов приводиться при создании общих воздействий через дерево проекта во вкладке «Structural elements» -> «Loadcase manager» - «Actions» (рис. 1.17). Дополнительные параметры для конкретных нагружений входящих в 1 воздействие можно ввести во вкладке «Loadcases» после создания нагрузки. В данной вкладке дублируются коэффициенты сочетаний для конкретных нагруок(подробно см. мет. пособие част I*5).
  Допустим общим воздействием может быть Q от работ проводящихся в помещении. Для этого типа воздействий можно создать загружение от работы персонали и нагрузку от работающей техники на перекрытие.
  В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать:
  1) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных(G, G_F и Q соответственно в SOFiSTiK – рис. 1.17 красным).

Рис. 1.17. Настройки сочетания нагрузок

Ст=ψ-01*G+(ψ-11*G_F1+ψ-12*G_F2+ψ-13*G_F3+...)+(ψ-21*Q1+ψ-22*Q2+...) (6)

  2) особые сочетания нагрузок (добавляется E и др.), состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Cs = Cm + Ps                                                                                                 (7)

  где: Ст - нагрузка для основного сочетания;
  Cs - нагрузка для особого сочетания;
  Особы нагрузки могут действовать как эксклюзивно без кратковременных так и как добавочные. Это зависит от выбранной настройки для расчета по принципу суперпозиции в модуле «MAXIMA».
  ψ-1i (i = 1, 2, 3, ...,) - коэффициенты сочетаний для соответствующих длительных нагрузок(например дополнительные постоянные от оборудование и др. на рис. 1.16- синим);
   ψ-2i (i = 1, 2, 3, ...,) - коэффициенты сочетаний для кратковременных нагрузок (например от людей, работающего оборудования, техники или постоянные ветровые).
  Для основных и особых сочетаний нагрузок, за исключением случаев, оговоренных в нормах проектирования сооружений в сейсмических районах и в нормах проектирования конструкций и оснований, коэффициент сочетаний длительных нагрузок ψ-1 определяется следующим образом:

  • для равномерно распределенных длительных нагрузок(G_F) (см. раздел 1.4.1):
     ψ-11 = 1,0; ψ-12 = ψ-13 = ... = 0,95,где
 ψ-11 - коэффициент сочетаний, соответствующий основной по степени влияния длительной нагрузке;
 ψ-12, ψ-13 - коэффициенты сочетаний для остальных длительных нагрузок:
  • для крановых нагрузок в соответствии с указаниями 9.19 СП 20.13330.2011;
  • для остальных нагрузок ψ-1 = 1,0.
  • для основных сочетаний необходимо использовать следующие значения коэффициентов сочетаний кратковременных нагрузок(Q):
     ψ-21 = 1,0; ψ-22 = 0,9, ψ-23 = ψ-24 =... = 0,7, где:
 ψ-21 - коэффициент сочетаний, соответствующий основной по степени влияния кратковременной нагрузке;
 ψ-22 - коэффициент сочетаний, соответствующий второй кратковременной нагрузке;
 ψ-23, ψ-24 - коэффициенты сочетаний для остальных кратковременных нагрузок.
  Для особых сочетаний коэффициенты сочетаний для всех кратковременных нагрузок принимаются равными 0,8, за исключением случаев, оговоренных в нормах проектирования сооружений в сейсмических районах и в нормах проектирования конструкций и оснований (например динамический ветер или сейсмические нагрузки).
  В особых сочетаниях нагрузок, включающих взрывные воздействия, нагрузки, вызываемые пожаром, столкновением транспортных средств с частями сооружений, кратковременные нагрузки допускается не учитывать.

 

Читаем дальше →

Расчет зданий в SOFiSTiK. Часть 1.4.(3) Назначение снеговых нагрузок

Артём Письмак

  Представляем вниманию читателей серию публикаций по проектированию и расчёту зданий, сделанный в виде мастер-класса с пояснениями каждого действия. По завершению серии публикаций будет выпущено полноценное методическое пособие.

 

  Выдержка из методического пособия "Расчёт многоэтажного здания с учётом деформации упругого полупространства и динамических воздействий по действующим нормам Российской Федерации"

 

  Снеговые нагрузки

  Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле:

S0 = 0,7*ce*ct*Sg       (4)

  где : сe – коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии со следующими рекомендациями: для пологих (с уклонами до 12 % или с f/l≤0,05) покрытий однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца V≥2 м/с (см. схема 7. 1, схема 7. 2, схема 7. 5 и схема 7. 6 приложения 7), следует установить коэффициент сноса снега:

         сe = (1,2 – 0,1*V*k0,5)*(0,8+0,002b)     (5)

  где k – принимается по приложению 7; b – ширина покрытия, принимаемая не более 100 м. b k V c e 002 , 08 ,01 ,02 ,1;
  сt – термический коэффициент(см. ниже);
  µ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с со схемами Приложение 7 для покрытий имеющих характерный размер в плане не более 100м;
  Sg – вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли  для площадок, расположенных на высоте не более 1500 м над уровнем моря, принимается в зависимости от снегового района Российской Федерации по данным таблицы 6.

Таблица 6 - Снеговые районы*

	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Sg , кПа	0,8	1,2	1,8	2,4	3,2	4,0	4,8	5,6

*(принимаются по карте 1 СП 20.13330.2011  приложения Ж)

  Для покрытий с уклонами от 12 до 20 % однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых в районах с V≥4 м/с (см. схема 7. 1 и схема 7. 5 приложения 7) следует установить коэффициент сноса ce= 0,85. (средняя скорость ветра V за три наиболее холодных месяца принимается по карте 2 обязательного приложения Ж СП 20.13330.2011).
  Для покрытий высотных зданий высотой свыше 75 м с уклонами до 20 % (см. схема 7. 1, схема 7. 2, схема 7. 5 и схема 7. 6 приложения 7) допускается принимать ce= 0,7.
  Для купольных сферических и конических покрытий зданий на круглом плане, регламентируемых схемой 7. 13 и 7. 14 приложения 7, при задании равномерно распределенной снеговой нагрузки значения коэффициента ce следует устанавливать в зависимости от диаметра d основания купола:
  ce = 0,85 при d ≤ 60 м;
  ce= 1,0 при d > 100 м;
  ce= 0,85 + 0,00375(d – 60) – в промежуточных случаях.
  Снижение снеговой нагрузки, предусматриваемое выше, не распространяется:
  а) на покрытия зданий в районах со среднемесячной температурой воздуха в январе выше минус 5 С (см. карту 5 приложения Ж в СП20.13330.2011);
  б) на покрытия зданий, защищенных от прямого воздействия ветра соседними более высокими зданиями, удаленными менее чем на 10h1, где h1 – разность высот соседнего и проектируемого зданий;
  в) на участки покрытий длиной b, b1 и b2 , у перепадов высот зданий и парапетов (см. схема 7. 8–схема 7. 11 приложения 7). В остальных случаях, не указанных выше, следует принимать ce = 1,0.
  Термический коэффициент Ct следует применять для учета понижения снеговых нагрузок на покрытия с высоким коэффициентом теплопередачи (>1 Вт/(м2 ̊ С) вследствие таяния, вызванного потерей тепла. При определении снеговых нагрузок для неутепленных покрытий зданий с повышенными тепловыделениями при уклонах кровли свыше 3 % и обеспечении надлежащего отвода талой воды следует вводить термический коэффициент ct = 0,8. Примечание–Допускаемые пониженные значения Ct, основанные на термоизоляционных свойствах материалов и форме конструктивных элементов, могут быть заданы в специальных рекомендациях. В остальных случаях ct = 1,0.
  Для районов со средней температурой января минус 5С и ниже (по карте 5 приложения Ж СП 20.13330.2011) пониженное нормативное значение снеговой нагрузки  определяется умножением ее нормативного значения на коэффициент 0,7.
  Для районов со средней температурой января выше минус 5 С пониженное значение снеговой нагрузки не учитывается.
  Коэффициент надежности по снеговой нагрузке γf следует принимать равным 1,4.

Ветровые нагрузки

  Для зданий и сооружений необходимо учитывать следующие воздействия ветра:
  а) основной тип ветровой нагрузки (в дальнейшем – «ветровая нагрузка»);
  б) пиковые значения ветровой нагрузки, действующие на конструктивные элементы ограждения и элементы их крепления;
  в) резонансное вихревое возбуждение;
  г) аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования, дивергенции и флаттера (см. также раздел 14). Резонансное вихревое возбуждение и аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования необходимо учитывать для зданий и сплошностенчатых сооружений, у которых h/d > 10, где h – высота, d – характерный поперечный размер.
  Типы нагрузки б)-г) рассмотрены в главе динамики данного пособия. Нагрузка типа а) подробно рассмотрена в методическом пособии часть 1*5.

Читаем дальше →