Этап — расчет этажа.
Расчет текущего этажа включает:
- сбор вертикальных нагрузок с плит на балки, стены и отдельно стоящие колонны текущего этажа;
- подбор или проверка толщины плит перекрытий текущего этажа;
- определение расчетного % армирования плит перекрытия на основании полученных расчетных сочетаний нагрузок;
- расчет балочного ростверка — идентификацию второстепенных и главных балок, определение пролетов и опор балок текущего этажа.
Этот расчет производится без учета взаимодействия рассчитываемого этажа с остальными этажами здания.
Расчет плит перекрытий и сбор нагрузок с плит на балки, стены, колонны.
Расчет плит перекрытий на вертикальные нагрузки производится для следующих видов загружений — постоянного, длительного и кратковременного. Вес перегородок рассматривается как нагрузка на плиты перекрытия этажа.
Для создания конечно‑элементной схемы производится автоматическая триангуляция плит перекрытий этажа. Используется один тип конечного элемента — треугольник с одной степенью свободы (перемещение из плоскости плиты). Нагрузка на конечный элемент рассматривается двух видов — равномерно распределенная и сосредоточенная. Равномерно распределенная нагрузка на всю плиту моделируется равномерно распределенной нагрузкой на каждый треугольник. Штамп нагрузки моделируется сосредоточенными силами, приложенные на загруженные треугольники. Опоры плиты (балки, стены, колонны) считаются абсолютно жесткими. Далее производится расчет, и определяются реакции в опорных точках. Если опорная точка — колонна, то полученная реакция является нагрузкой от плиты на колонну. Если ряд опорных точек принадлежит балке или стене, то реакции в этих точках преобразуются в распределенную трапециевидную нагрузку на балку или стену.
Подбор или проверка толщины плиты, определение расчетного % армирования производится с учетом действия всех вертикальных нагрузок распределенных равномерно на всю плиту, при этом плита рассчитывается как плита, опертая по двум сторонам, имеющая длину максимального пролета. Для определения длины максимального пролета плиты выполняется специальная триангуляция плиты.
Этап — расчет здания.
Расчет всего здания производится, после того как успешно произведен расчет всех этажей. Перед выполнением расчета должны быть заданы сведения о ветровых и сейсмических воздействиях и назначены линии разрезов. Расчет всего здания включает:
- сбор вертикальных нагрузок на балки;
- сбор вертикальных нагрузок на колонны;
- сбор вертикальных нагрузок на стены;
- определение суммарных вертикальных нагрузок на отметке 0,000;
- вычисление координат центра масс и центра жесткости для каждого этажа;
- определение периода и формы собственных колебаний здания;
- расчет на ветровые и сейсмические нагрузки;
- сбор нагрузок и формирование расчетных схем для назначенных разрезов;
- сбор нагрузок на фундаменты и фундаментные плиты;
- подбор или проверка сечений балок, колонн, стен;
- подбор столбчатых и ленточных фундаментов под колонны и стены первого этажа на основании комбинаций расчетных нагрузок;
- определение расчетного % армирования балок, колонн, стен, фундаментов или фундаментных плит на основании расчетных сочетаний нагрузок;
- подсчет расхода материалов и стоимости;
- подготовку данных для экспорта в программы конструирования для балок, колонн, разрезов (стен), плит перекрытия, фундаментов или фундаментных плит.
Расчет на ветровые воздействия.
Для расчета на ветровые воздействия пользователь задает расчетное направление ветра (можно задать два разных направления) и ветровой район строительства здания.
Вычисляется ветровая нагрузка в уровне каждого этажа здания.
Для определения перемещений формируется конечно‑элементная схема здания в виде плоской рамы для заданного направления ветрового воздействия.
Элементы схемы:
вертикальный стержневой элемент, жесткость которого в пределах высоты этажа соответствует сумме горизонтальной жесткости колонн этажа в направлении ветрового воздействия;
вертикальный стержневой элемент, жесткость которого в пределах высоты этажа соответствует сумме горизонтальной жесткости стен этажа в направлении ветрового воздействия;
горизонтальный стержневой элемент, который моделирует работу диска перекрытия и балок.
Ветровая нагрузка прикладывается в уровне перекрытия каждого этажа. Далее производится расчет, и определяются перемещения в уровне каждого этажа.
Для определения нагрузок на колонны и стены этажа плита перекрытия рассматривается как плоский элемент. В центрах тяжести колонн и стен вводятся связи, соответствующие горизонтальной жесткости колонн и стен. Считается, что стена воспринимает горизонтальную нагрузку только в своей плоскости. Ветровая нагрузка на этаж рассматривается как совокупность ветровых нагрузок на текущий этаж и нагрузок на верхние этажи и прикладывается в уровне плиты в точках, соответствующих центрам поперечных габаритов текущего и верхних этажей. Производится триангуляция плиты, используются треугольные конечные элементы плоского напряженного состояния, каждый узел имеет по две степени свободы в плоскости плиты. Полученные реакции во введенных связях соответствуют горизонтальным нагрузкам на соответствующий элемент (колонну или стену).
Моменты от ветровых воздействий на стену при опирании «стена на стену» накапливаются последовательно, начиная с верхнего этажа по формуле:
В других случаях опирания стены моменты заменяются трапециевидно распределенными или сосредоточенными вертикальными нагрузками разного знака на опорные элементы стены.
В этой формуле:
hi - высота i этажа, м.