Что такое расчёт сборного здания?

Сборные железобетонные здания возводятся путём монтажа на площадке заводских колонн, балок, прогонов и панелей. В одноэтажных промышленных зданиях с большими пролётами балки покрытия чаще всего шарнирно (на штифтах) опираются на колонны, применяются ферменные балки с изменяющейся по длине высотой, а кровельное покрытие может не работать как жёсткий диск перекрытия.

Раздел 8 TBDY 2018 определяет проектирование соединений в таких зданиях, Прил. 8B — моделирование плоскости покрытия эквивалентными диагоналями, а 4.3.6 — разные коэффициенты несущей системы для верхней и нижней частей зданий с промежуточным этажом. В зданиях с мостовыми кранами частью проектирования являются также нагрузки от кранов, сейсмические силы для навесных панелей по разделу 6 и сдвиг по фундаменту.

StatiCAD встраивает эти требования в общий процесс анализа специальными инструментами для сборных зданий: соединения проектируются по усилиям из анализа, а каждый расчёт формирует запись, попадающую в отчёт.

Что StatiCAD делает для сборных конструкций

Весь процесс для сборного промышленного здания, от моделирования до проектирования соединений.

Сечения переменные и сборные

  • Балки переменного сечения (nonprismatic): сечение, изменяющееся по длине, в одном стержне, с реальным изменением жёсткости
  • Линейное, параболическое и кубическое изменение жёсткости; двускатная балка покрытия
  • Параметрические шаблоны сечений: Precast I, Precast T, Precast U, коробчатое и трапециевидное
  • Передача в SAP2000 с определениями сборных сечений

Шарнирные соединения и диафрагма покрытия

  • Превращение концов выбранных балок в шарниры одной командой (M2 + M3)
  • Прил. 8B TBDY: моделирование покрытия из профилированного листа или сэндвич-панелей парами эквивалентных диагоналей
  • Эквивалентная осевая жёсткость, несущая способность диагоналей по усилию и условия применимости
  • Варианты жёсткой или полужёсткой диафрагмы; точное решение с жёсткой диафрагмой для покрытий с тысячами узлов
  • Относительное межэтажное смещение по колоннам при полужёсткой диафрагме; для типа здания «Сборный железобетон» включается автоматически

Мостовой кран и дополнительные массы

  • Расчётный момент и поперечная сила подкрановой балки по реакциям колёс от производителя
  • Нагрузки от крана записываются на колонны рельсов отдельными загружениями: вертикальная реакция и момент консоли, горизонтальные силы вдоль моста и вдоль рельса, собственный вес моста
  • Крановые сочетания формируются программой и входят в проектирование колонн, балок, фундаментов и соединений
  • Масса моста автоматически записывается как дополнительная сейсмическая масса; массы навесных панелей вводятся предопределёнными узлами

Разные R и D (TBDY 4.3.6)

  • Разные коэффициенты поведения и коэффициенты запаса прочности для нижней части в зданиях с промежуточным этажом
  • Автоматический расчёт коэффициента ν по весам этажей или ввод вручную
  • Внутренние усилия нижней части, расчёты несущей способности на срез и относительные межэтажные смещения с поправками, предусмотренными нормами

Проектирование соединений (TBDY, раздел 8)

  • Шарнирное штифтовое соединение: опрокидывание, выпуски арматуры и срез штифта
  • Момент-передающее соединение с мокрым стыком сверху и сварным снизу: неразрезная арматура, сварка и несущая способность по моменту
  • Соединения прогонов и желобов: срез–трение штифта, угловой шов и потеря устойчивости прогона
  • Требования берутся из результатов анализа выбранной балки одним нажатием

Навесная панель, сдвиг по фундаменту и армирование балок

  • Эквивалентная сейсмическая нагрузка на навесную панель (TBDY, раздел 6)
  • Проверка сдвига по фундаменту (TBDY 16.8.4)
  • Автоматический расчёт арматуры железобетонных балок полигонального, сборного сечения и переменного сечения
  • На чертежах поперечных сечений балок — реальный контур сечения, защитный слой и расположение арматуры

Скриншоты программы

Трёхмерная модель сборного промышленного здания в StatiCAD: колонны, балки покрытия, водосточные балки, прогоны и промежуточный этаж

Трёхмерная модель примера промышленного здания Турецкой ассоциации сборного железобетона: колонны, балки покрытия, водосточные балки, прогоны и промежуточный этаж

Окно параметрического шаблона сечения Precast I: параметры сечения и размерный предварительный просмотр

Параметрический шаблон сечения Precast I: параметры и размерный предварительный просмотр

Окно эквивалентных диагоналей диафрагмы покрытия по Прил. 8B TBDY: исходные данные и результат расчёта

Эквивалентные диагонали диафрагмы покрытия (Прил. 8B TBDY): исходные данные и результат расчёта

Окно разных R и D для верхней и нижней частей: коэффициенты нижней части и вычисленные значения

Разные R и D для верхней и нижней частей (TBDY 4.3.6): значения ν, (R̄a)нижн и D̄нижн

Окно проектирования соединений сборных конструкций: шарнирное соединение на штырях, усилия из результатов анализа

Проектирование соединений сборных конструкций (TBDY, раздел 8): шарнирное соединение на штырях, усилия из результатов анализа выбранной балки

Страница проектирования соединений сборных конструкций в расчётном отчёте

Страница «Проектирование соединений сборных конструкций» в расчётном отчёте: усилие, несущая способность, коэффициент и результат

Пошаговое решение по этим изображениям: Пример решения – сборное промышленное здание (База знаний)

Как это работает?

  1. В «Общих настройках проекта» выберите тип здания «Сборный железобетон»; определите сечения: прямоугольные колонны, сборные шаблоны и балки покрытия переменного сечения.
  2. Начертите колонны и балки; балки покрытия, прогоны и желоба сделайте шарнирными одной командой.
  3. Задайте диафрагму покрытия; для покрытия из профилированного листа или сэндвич-панелей сгенерируйте эквивалентные диагонали по Прил. 8B.
  4. Выберите колонны рельсов и запишите нагрузки от мостового крана отдельными загружениями, введите массы навесных панелей как дополнительные сейсмические массы; для здания с промежуточным этажом задайте разные R и D.
  5. Запустите анализ; спроектируйте соединения по усилиям из анализа и получите отчёт.

Отчёты

Расчёты сборных конструкций добавляются в общий расчётный отчёт:

  • Страница «Проектирование соединений сборных конструкций (TBDY, раздел 8)»: требование, несущая способность, отношение и результат по каждому соединению
  • Сводка входных данных и промежуточных результатов по каждой записи, источники требований и несущей способности
  • Определения сечений переменного сечения — в отчётах по сечениям
  • Армирование балок полигонального и переменного сечения — на чертежах развёртки и в ведомости объёмов
  • Отчёт на турецком или английском языке

Справочные материалы

Пошаговое использование, примеры решения, теоретические основы и верификационные исследования в Базе знаний.

Верификация

Функции для сборных конструкций разработаны и сопоставлены на примере здания из книги Турецкой ассоциации сборного железобетона «Анализ и проектирование образцового промышленного здания из сборного железобетона по TBDY-2018» (40×75 м, с промежуточным этажом, мостовой кран 200 кН).

Расчёты по Прил. 8B, мостовому крану, разным R и D, соединениям, навесной панели и сдвигу по фундаменту сопоставлены с численными примерами из книги; результаты совпадают полностью, кроме мест, где программа применяет нормы в сторону запаса. Когда та же конечно-элементная модель независимо построена в SAP2000 v27, периоды получаются одинаковыми с точностью до 1 %.

Подробности верификационных исследований (База знаний)

Нормативы

TBDY 2018, раздел 8 TBDY 2018, Прил. 8B TBDY 2018, 4.3.6 TBDY 2018, раздел 6 TBDY 2018, 16.8.4 TS 500
В какой версии? Инструменты для сборных конструкций (тип здания «Сборный железобетон», проектирование соединений, диагонали по Прил. 8B, нагрузки от мостовых кранов, разные R и D, шаблоны сборных сечений) входят в StatiCAD Ultimate. Определение сечения переменной высоты есть во всех версиях.

Часто задаваемые вопросы

Как моделируется балка покрытия переменного сечения?

Балка задаётся одним стержнем с сечением, изменяющимся по длине: вводятся начальное и конечное сечения, длины участков и характер изменения жёсткости (линейный, параболический, кубический). Двускатная балка покрытия задаётся двумя участками. Анализ, передача в SAP2000 и расчёт арматуры автоматически используют сечение переменной высоты.

Следует ли принимать диафрагму покрытия жёсткой?

По умолчанию принимается жёсткая диафрагма. Для покрытий из профилированного листа или сэндвич-панелей по Прил. 8B TBDY сдвиговую жёсткость плоскости покрытия можно моделировать парами эквивалентных диагоналей. В этом случае для сравнения рекомендуется выполнить и решение с жёсткой диафрагмой.

Как задаются нагрузки от мостового крана?

Вводятся реакции колёс из таблицы производителя, база колёс, динамический коэффициент, пролёт подкрановой балки и отметка консоли; колонны рельсов выбираются на плане. Программа рассчитывает расчётные усилия подкрановой балки, записывает нагрузки от крана на колонны отдельными загружениями, формирует крановые сочетания и добавляет массу моста как дополнительную сейсмическую массу.

Нужно ли вводить усилия для расчёта соединения вручную?

Нет. После анализа выберите одну балку и кнопкой «Взять из выбранной балки» перенесите в окно соединения усилия на соответствующем конце балки. Каждый расчёт создаёт запись о соединении и попадает в отчёт.

В какой версии StatiCAD это доступно?

Инструменты для сборных конструкций входят в StatiCAD Ultimate; определение сечения переменной высоты есть во всех версиях. Данные по сборным конструкциям проекта, подготовленного в Ultimate, сохраняются в файле.

Похожие страницы

Рассчитайте Ваш сборный проект в StatiCAD

Скачайте демо-версию и бесплатно опробуйте процесс для сборного промышленного здания — или давайте вместе подберём версию под Ваши задачи.