Методы / RK-6_2019_02_04_SZhU

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Кафедра «Тоннели и метрополитены»

Т.В. Иванес, А.А. Сокорнов, А.Н. Коньков, А.Л. Новиков

Расчет строительных конструкций подземных сооружений методом Метрогипротранса

с использованием программного комплекса РК-6 (учебная версия)

(черновой вариант пособия)

Санкт-Петербург 2019

2

Глава I. СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРОГРАММЕ РК-6 (УЧЕБНАЯ ВЕРСИЯ)

1.Общие сведения о методе Метрогипротранса и программе РК-6 (учебная версия)

Статические расчеты тоннельных сооружений в настоящее время ведут с привлечением метода конечных элементов (МКЭ), либо классических методов строительной механики – метода сил или метода перемещений. В последнем случае наибольшее распространение получили расчетные схемы, построенные в соответствии со следующими допущениями метода Метрогипротранса.

1.Плавное очертание нейтральной оси обделки заменяется вписанным в нее стержневым многоугольником. Положение нейтральной оси определяется с учетом геометрических характеристик поперечного сечения тоннеля.

2.Жесткость обделки на протяжении каждого стержня остается постоянной, но может меняться от стержня к стержню.

3.Распределенные внешние нагрузки заменяются сосредоточенными усилиями, приложенными в вершинах многоугольника.

4.Сплошную упругую грунтовую среду заменяют отдельными упругими опорами, помещенными в вершинах вписанного многоугольника, за исключением верхнего безотпорного участка. В запас прочности, расчет ведется без учета сил трения между наружной поверхностью обделки и грунтом.

В результате расчета определяют реакции сил упругого отпора грунта, Rσ, (в зависимости от деформаций обделки) и усилия в сечениях конструкции (изгибающие моменты, М, нормальные, N, и поперечные силы, Q), а также перемещения элементов обделки.

Основанная на методе Метрогипротранса программа PK-6 (учебная версия), разработана ОАО НИПИИ "Ленметрогипротранс" (к.т.н. А.А. Лянда, Т.А. Мичурина, Т.В. Назарова) и предназначена для расчёта конструкций, которые могут быть представлены плоской стержневой системой: тоннельных обделок, станций метрополитена мелкого и глубокого заложения, шпунтового ограждения и т.п.

Программа предназначена для работы под управлением Windows 7. Для каждого расчёта автоматически создается файл отчёта в формате Microsoft Office Word, включающий таблицы исходных данных и результатов, эпюры перемещений, моментов, нормальных и поперечных сил. Распечатка отчёта и, при необходимости, корректировка выполняется средствами Microsoft Office Word.

3

2. Описание интерфейса программы РК-6 (Учебная версия)

Интерфейс прогр ммы PK-6 (учебная версия) построен на основе выпадающего мен ю, реализующего сновные функции программы, а также системы вкладок, используемых для подготовки исходных данных и представления п олученных результатов в та личном и графическом виде.

2.1.О сновное еню программы

Структура основного меню программы приведена на рису нке 2.1. П рограмма не допускает обращения к пункта меню, выполнение которы х в данный момент невозможно (например, ыполнение расчёта до подготовки исходных данных или печать результатов до выполнения расчёта). Названия заблокированных пунктов меню выведены шрифтом серо о цвета.

данные.

«Сохранить как» – позволяет сохранить введённые исходные данные на ПК. «Печать результатов» – экспортирует полученные результаты в файл MS Off ice

Word для их по следующей печати.

«Выход» – завершает работу программы. «Расчёт» – запускает расчёт.

«Справка» – выз вает спра вку по раб те с программой.

4

2.2.Рабочее окно пространство программы

Рабочее пространство прогр ммы организовано с помощью 4-х основ ых разделов: «Уз лы», «Сте ржни», «Симметрия» и «Результаты расчёта».

Рис.2.2. В кладка «Декартовыкоординаты»

Для оп сания узлов в полярных координатах следует во спользоваться вклад ой «Полярные координат ы» (рис.2. 3). В этом случае в таблицу в правой части экрана заносятся пол рные координаты каждого узла, а именно: радиус, R, м, (расстояние от центра узла до начала координат) и угол между осью о динат и вектором, направленным от начала координат к узлу, α, град. Угол задается с точностью до секунд.

Рис.2.3. Вкладка « олярныекоординаты»

При заполнении таблицы на вклад е «Декартовы ко ординаты», введённые данные об узлах автоматически пересчитываются и дублируются в таблицу на вкладке

«Полярные ко ординаты», и наоборот.

Вне зависимости от используемой системы координат при заполнении таблицы следует иметь в виду, что графу «N узла» программа заполняет автоматически.

5

экрана в режиме реального времени автоматически строится граф ическое представле ние описываемой системы (рис.2.4).

сп рава налево.

– Мом ент считается полож ительным, если его действие направлено по часовой стрелке.

Если величины перемещения отдельных узлов, м, заранее известн , то данную информацию ледует указать в со ответствующей таб ице на дополнительной вкладке

«Заданные перемещения» (рис.2.5).

6

На стержни задаются распределенные нагрузки, при этом следует иметь в виду, что

отмечаются светло-серой линией, проведенной со стороны у пругого отпора грунта

(рис.2.8).

Рис.2. 8. Пример описания тержней произвольного сечения

8

2.2.3. Раздел «Симметрия»

В разделе «Симметрия» зад аётся симметричность конструкции относительно оси

OY ( рис.2.9).

Р ис.2.9. Раздел «Симметрия»

Если в ыбран расчёт симметричной конструкции, программа предполагает, что задана только половина конструкции. В этом случае во всех узлах, расположенных на оси OY ( X=0) будут заданы соответствующие граничные условия, а именно:

–угол поворота равен 0°;

–перемещение по X равно 0.

предупредительное сообщение. Результаты формируются в любом случае, хотя могут оказаться недостоверными при нев рно подобранной зоне отлипания. В последнем случае рекомендуется проверить расчётные перемещения узло конструкции. Если перемеще ия невелики, результаты могут быть использованы, как оц ночные, но при это необходимо проверить полученные результаты по другой расчётн й схеме и ли с помощью других программных редств.

После успешного выполнен ия расчёта становится доступн м раздел «Результаты расчёта», где представлены полученные резу ьтаты (рис.2.10).

9

Рис.2.10. Раздел «Ре ультаты расчёта» На вк адках «Р асчётная схема», «Моменты», «Нормальные силы» и

«Поперечные силы» в правой части экрана располагае ся таблица результатов, а в ле ой части – эскиз расчётной схемы, эпюры м оментов, нормальных и поперечных сил соответственн (рис.2.10 .

На вкладке «Перемещения» в правой части экрана располагается табл ица рассчитанных перемещений, а в левой части – эпюра перемещений.

С помощью соответствующих кнопок пользователь может изменять масштаб как всей расчётной схемы, так и масштаб эпюры для большей наглядно сти.

10