ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА В ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСАХ ЛИРА-САПР И MIDAS GTS NX

Введение. Современное архитектурно-строительное проектирование трудно представить без использования компьютерных технологий. Компьютер и программное обеспечение к нему не только оказывают неоценимую помощь в работе инженера, но и позволяют рассматривать задачи, решения которых ранее не представлялось возможным. В то же время достижение высокого уровня качества образования инженера-конструктора невозможно без изучения им современных средств компьютерного проектирования и моделирования.

Использование компьютерных технологий служит залогом успешного проведения расчетов на стадии проектирования новых, а также при проверке несущей способности существующих зданий и сооружений. В настоящее время существуют большое количество систем автоматизированного проектирования (САПР) строительных объектов, применение которых позволяет значительно повысить качество и скорость решения соответствующих инженерных задач для отдельных частей проекта.

При проектировании грунтовых оснований и сооружений в настоящее время широко используются программные комплексы, осуществляющие статические и динамические расчеты линейных и нелинейных конечно-элементных систем. К программам, получившие всеобщее признание и успешно используемые в инженерной практике, следует отнести Ansys, MIDAS GTS NX, ЛИРА-САПР, Plaxis, Z-Soil, Sofistik, FEMmodeles и некоторые другие. В этих программах графическое моделирование грунтовых сред и сооружений производится на основе построения ключевых геометрических объектов: линий, поверхностей и объемов. Затем геометрические понятия «оснащаются физическим смыслом», определяются нагрузки, закрепления и производится напряжений (деформаций) в рамках механики сплошных сред.

Эти программы являются инструментами, дающими достоверные результаты только при условии глубокого понимания применяемых моделей и свойств численных методов. Только такой подход делает эти комплексы программ достаточно надежными инструментами. К сожалению, неправильное применение той или иной модели может иметь тяжелые последствия при расчетах оснований и фундаментов.

Цель. Сопоставление результатов расчета каркаса здания полученных в ПК ЛИРА-САПР и ПК midas GTS NX в нелинейной постановке.

Основные положения методики расчета. Рассматривается расчёт конструкции в ПК ЛИРА-САПР. Расчёты выполнены в нелинейной постановке.

Исходные параметры для поставленной задачи: четырехэтажное каркасное здание с размерами в плане 7.5х7.5 м, высота этажа 3 м; колонны из бетона класса В25 с модулем упругости 3х10⁷ кПа с размерами в плане 0,4×0,4м, шаг колонн 2.5х2.5 м, вид КЭ- стержневой; плита перекрытия из бетона класса В25 с модулем упругости 3х10⁷ кПа и коэффициентом Пуассона, равным 0,2 без балочного типа толщиной 0,2 м с размерами в плане 7.5×7.5 м ,вид КЭ-пластина; нагрузка на перекрытия, покрытие и фундаментную плиту – 10 кН/м²; грунт размерами 22,5х22,5х15, вид КЭ – объемный. E=26 МПа, n=0.30, j=35, с=39 кПа.

Рис. 1. Расчетная схема в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 2. Расчетная схема в ПК midas GTS NX

Сопоставление результатов полученных ЛИРА-САПР и ПК midas GTS NX. В качестве параметров для сравнения рассматриваются усилия в колоннах, покрытиях и деформации фундаментной плиты и плиты покрытия. Ниже приведены некоторые результаты расчетов.

Сравнение усилий в колоннах:

Рис. 3. Усилия Мy в колоннах в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 4. Усилия Мy в колоннах в ПК midas GTS NX

Рис. 5. Усилия N в колоннах в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 5. Усилия N в колоннах в ПК midas GTS NX

Рис. 6. Усилия Q в колоннах в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 7. Усилия Q в колоннах в ПК midas GTS NX

Сопоставление результатов расчетов в плите покрытия:

Рис. 8. Перемещение по оси Z в плите покрытия в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 9. Перемещение по оси Z в плите покрытия в ПК midas GTS NX

Рис. 10. Усилия Мх в плите покрытия в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 10. Усилия Мх в плите покрытия в ПК midas GTS NX

Сопоставление результатов расчетов в фундаментной плите:

Рис. 11. Перемещение по оси Z в фундаментной плите в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 12. Перемещение по оси Z в фундаментной плите в ПК midas GTS NX

Рис. 13. Усилия Мх в фундаментной плите в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 14. Усилия Мх в фундаментной плите в ПК midas GTS NX

Численный анализ полученных результатов. Сопоставление результатов полученных ЛИРА-САПР и ПК midas GTS NX в нелинейной постановке:

Выводы. На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы: на основе решений тестовой задачи в нелинейной постановке заключаем, что значения усилий и деформаций для всех элементов каркаса, полученных в программных комплексах ПК ЛИРА-САПР и ПК midas GTS NX, иногда практически совпадают, а иногда сильно разнятся. Максимальные отклонения получены в моментах М фундаментных плит, что объясняется не совсем корректным заданием стадий монтажа в ПК ЛИРА САПР, а также особенностями самих ПК.

1. Программный комплекс ЛИРА-САПР. 2014. Руководство пользователя. Обучающие примеры/ Городецкий Д.А., Барабаш М.С., Водопьянов Р.Ю., Титок В.П., Артамонова А.Е.; под редакцией А.С. Городецкого–М., 2014, – 324 с.
2. Программный комплекс midas GTS NX. 2015. Пособие по расчетам.
3. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями N 1, 2, 3).
4. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

Все статьи автора «Назарова Дарья Сергеевна»