Расчет зданий в SOFiSTiK. Часть 1.2. Геометрия расчетной схемы

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"

1.2. Создание балочных и плитных элементов расчетной схемы

Рис.1.6.  Создание сечения несущей колонны

  Создание сечений выполняется с помощью дерева проекта в окне навигации(Navigation - Project). Производится при помощи модуля AQUA. Необходимо создать новое сечение щелкнув правой кнопкой мыши по ответвлению «Cross sections» и выбрав соответствующий пункт (рис. 1.6) или «Import» для добавления из другого проекта. Выбор необходимого прокатного сечения или создание произвольного производится в соответствии с необходимостью проекта (более подробное описание возможных прокатных профилей и возможности создания индивидуальных сечений описаны в методическом пособии часть I*5):
  Пункт создания стандартного («Standard section») сечения позволяет быстро создать простые сечения (согласно рис. 1.6 и рис. 1.7), такие как: Геометрические характеристики произвольного сечения без необходимости создания самой геометрии: плиту, прямоугольник, тавр, круг или кольцо, трубный прокат, стандартные сечения каната(с количеством и диаметром пучков – см. сортамент приложения 4), прокатные стальные элементы(двутавр, прямоугольные трубы, уголок и т.д.).

Рис.1.7. Создание сечения несущей балки

Рис.1.8. Схема фундамента стен и колонн 1-гот этажа (план)

  В рамках методического пособия была создана колонна 0.52м. на 0.52м. из бетона В30 с армированием по периметру (с обеих сторон) – «two sided». Задано 18,09 см2 (что составляет 9 стержней арматуры Ø16) на длину линии армирования, принимаемой равной ширине стороны минус защитный слой, принятый 30 мм (ось армирования расположена на 38мм). Также были созданы балки перекрытия таврового сечения (рис. 1.7) с толщиной стенки равной толщине колонны(0,52м), толщиной плиты, равной принимаемой толщине перекрытий(0,25м), высотой балки 1м. и шириной плиты 1.2 м. отрисовки сечения относительно начерченной линии(«Position of origin») принимаем вверху сечения посередине(«Top center»).
  Создается расчетная схема из плиты фундамента (внешний контур на Рис. 1.8) толщиной 2 м – как толщину ростверка. и несущих стен – 0,52м (рис. 1.8 и рис. 1.11). Толщина перекрытий этажей принимается 0,25м(«Structural elements» - > «Area»).
  Колонны устанавливаются во все прямоугольные точки схемы и углы(в дереве проекта в среде SOFiPLUS выбрать вкладку «Structural elements» - > «Line» - > «Centric beam», где выбираем наше сечение). Высота элементов 3 метра. Между колоннами проведем аналогично колоннам, но в горизонтальной плоскости линии балок перекрытия на высоте 3 метра (рис. 1.8 -синие линии), но для правильного отображения геометрии выберем «Excentric beam». Затем, в соответствии со схемой, создадим несущие стены способом описанным ниже (рис. 1.8). Плитные элементы стен создаются  при помощи инструмента «Area» (рис. 1.10) - плитный элемент свободно ориентированный в пространстве, заданный при помощи щелчка правой кнопки мыши по рабочему пространству и выбору способа ввода описанного ниже или «Wall»(с заданным параметром высоты чертится только линия определенной длины):

Рис.1.9 Выбор метода
ввода структурных
элементов

• Elements – выбор созданного элемента;
• SEGment on bridge axis – выбор участка по оси моста;
• Pick lines or curves – выбор нескольких элементов образующих замкнутый контур;
• RECTangle – создание прямоугольника;
• POInt in area – выбор замкнутого контура по указанию контура в области;
• SET working plane – выбрать рабочую плоскость (элемент плоскости рис. 1.9).

  Более подробный порядок ввода, разница между элементами и их характеристики приведены в методическом пособии часть I*5. 

Предполагается что дом выполнен пошагово с устройством несущих колон и последующим омоноличиванием несущих стен и установкой балок перекрытия. Для этого предварительно во время создания элемента или после, выделив все элементы, необходимо указать в свойствах во вкладке «General» (рис. 1.10) следующие группы: для фундамента группу 0; для колонн группу 1; для стен группу и балок перекрытия - 2; для плиты перекрытия - 3. Для дальнейшего проектирования необходимо выделить всю системы и с помощью инструмента AutoCAD «копировать» - скопировать все элементы, кроме фундамента 5 раз по 3 метра, создав таким образом систему 6 этажного дома.

Рис.1.10. Пример создания стен и перекрытий

  Проект первого этажа приведен на Рис. 1.11(монолитный каркас здания бизнес центра с приближенными размерами для упрощения последующих операций без учета последующих перегородок для разделения площади).

Рис.1.11. Схема фундамента и стен 1-го этажа (3d модель)

  Проект всего здания после постройки приведен на рис. 1.12. Для обеспечения дальней задачи стадийного возведения предлагается разделить элементы на каждом этаже по группам, присвоив им следующие значения: для колонн 1+3*n; для стен 2+3*n; для перекрытий 3+3*n. Где n – значения последовательно от 1 до 5 (Таблица 1).

Таблица 1. Группы элементов по этажам

№ этажа	Название типа элемента	№ группы
0	Фундамент	0
1	Колонны	1
1	Стены и балки перекрытия	2
1	Перекрытие	3
2	Колонны	4
2	Стены и балки перекрытия	5
2	Перекрытие	6
3	Колонны	7
3	Стены и балки перекрытия	8
3	Перекрытие	9
4	Колонны	10
4	Стены и балки перекрытия	11
4	Перекрытие	12
5	Колонны	13
5	Стены и балки перекрытия	14
5	Перекрытие	15
6	Колонны	16
7	Стены и балки перекрытия	17
8	Перекрытие	18

Рис.1.12. 3D модель 6 этажного бизнес центра

1 – первый этаж выполнен из бетонных стен в качестве технологического, на остальных этажах внешний контур подразумевается стеклянным и не выноситься как элемент, а будет приложен как дополнительная нагрузка по контуру этажей, что в рамках методического пособия считается приемлемым.