Оптимизация проектных решений оснований и фундаментов с помощью Microsoft Excel и Visual Basic for Applications. Методические указания для самостоятел

1 слой – насыпной слой толщиной 1,4 м: II = 17,6 кН/м3;

2 слой – песок крупный, средней плотности, влажный толщиной 5,7 м: II = 19,7 кН/м3, E = 42 МПа;

3 слой – гравийный плотного сложения толщиной 4,7 м: II = 22,1 кН/м3, E = 112 МПа;

4 слой – глина полутвердая, залегающая до разведанной глубины 15 м: II = 20,4 кН/м3, E = 19 МПа.

Подземные воды отсутствуют.

2. Подготовка к практическим занятиям.

Этот вид самостоятельной работы слушателей включает ознакомление с тематикой и содержанием практических занятий, знание пройденного теоретического материала.

Перечень тем практических занятий с указанием видов самостоятельной работы представлены в таблице 2.

При подготовке к практическим занятиям слушатель может пользоваться следующей литературой:

1.Кятов Н.Х. Оптимизация проектных решений оснований и фундаментов с помощью Microsoft Excel и Visual Basic for Applications (примеры расчета): Методические указания к практическим занятиям для слушателей повышения квалификации специалистов строительства и жилищно-коммунального комплекса по направлению «Строительство зданий и сооружений». – Черкесск: СевКавГГТА, 2013. – 40 с.

2.Олбрайт К. Моделирование с помощью Microsoft Excel и VBA: разработка систем поддержки принятия решений.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 672 с.: ил. – Парал. тит. англ.

3.СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М.: ФГУП ЦПП, 2006. – 48 с.

Таблица 2 – Тематика практических занятий и перечень заданий.

Пример 2. Требуется определить распределение вертикальных нормальных напряжений по оси, проходящей через центр с прямоугольной или квадратной формой подошвы фундамента с учетом влияния соседнего фундамента с прямоугольной или квадратной формой подошвы

Приложения состоит из пяти рабочих листов и двух листов шаблона: Описание, Схема1Таб, Схема2Таб, Схема1Гр, Схема2Гр, Шаблон1 и Шаблон2. Приложение запускается также при помощи кнопки «Определить напряжения», расположенной на листе Описание (рис. 3).

Рис. 3. Лист Описание.

В приложение включены три пользовательские формы для выбора типа схемы взаимного расположения фундаментов и ввода исходных данных: InputsForm, RazmFundForm и IshDannForm.

12

Пользовательская форма InputsForm содержит командные кнопки и два переключателя ShemRasp1 и ShemRasp2, которые соответствуют первой и второй схемам взаимного расположения фундаментов (рис. 4).

Рис. 4. Вид формы InputsForm.

Процедура UserForm_Initialize устанавливает первый переключатель по умолчанию, так как это показано на рисунке. Пользователь в зависимости от типа схемы может выбрать любой переключатель. Процедура OKButton_Click сохраняет сведения о выбранном переключателе в глобальной переменной Shema, которая может принимать значения 1 или 2. Процедура CancelButton_Click выгружает пользовательскую форму и завершает выполнение программы.

Код пользовательской формы InputsForm с тремя обработчиками событий выглядит следующим образом

Private Sub CancelButton_Click() Unload Me

End

End Sub

Private Sub OKButton_Click() If ShemRasp1 Then

Shema = 1

Else

Shema = 2 End If

Unload Me End Sub

Private Sub UserForm_Initialize() ShemRasp1 = True

End Sub

В форму RazmFundForm включены командные кнопки и десять текстовых полей ShirinaBox, DlinaBox, Shirina1Box, Dlina1Box,

13

Shirina2Box, Dlina2Box, Shirina3Box, Dlina3Box, Shirina4Box и Dlina4Box,

сгруппированных в пяти рамках (рис. 5). Текстовые поля первой рамки предназначены для ввода ширины и длины подошвы рассчитываемого фундамента, а остальные – для размеров подошвы фиктивных фундаментов.

Рис. 5. Вид формы RazmFundForm.

Процедура UserForm_Initialize форматирует и очищает текстовые поля от ранее введенных значений. Процедура OKButton_Click сохраняет значения ширины и длины подошвы основного и фиктивных фундаментов в переменных Shirina, Dlina, Shirina1, Dlina1, Shirina2, Dlina2, Shirina3, Dlina3, Shirina4 и Dlina4 с областью действия Public, а

CancelButton_Click – выгружает форму и завершает выполнение программы.

Код формы RazmFundForm принимает следующий вид

Private Sub CancelButton_Click() Unload Me

End

End Sub

Private Sub OKButton_Click()

Shirina = Val(ShirinaBox) Dlina = Val(DlinaBox)

14

Shirina1 = Val(Shirina1Box) Dlina1 = Val(Dlina1Box) Shirina2 = Val(Shirina2Box) Dlina2 = Val(Dlina2Box) Shirina3 = Val(Shirina3Box) Dlina3 = Val(Dlina3Box) Shirina4 = Val(Shirina4Box) Dlina4 = Val(Dlina4Box) Unload Me

End Sub

Private Sub UserForm_Initialize() ShirinaBox = Format(Shirina, "0.00") DlinaBox = Format(Dlina, "0.00") Shirina1Box = Format(Shirina1, "0.00") Dlina1Box = Format(Dlina1, "0.00") Shirina2Box = Format(Shirina2, "0.00") Dlina2Box = Format(Dlina2, "0.00") Shirina3Box = Format(Shirina3, "0.00") Dlina3Box = Format(Dlina3, "0.00") Shirina4Box = Format(Shirina4, "0.00") Dlina4Box = Format(Dlina4, "0.00") ShirinaBox = ""

DlinaBox = "" Shirina1Box = "" Dlina1Box = "" Shirina2Box = "" Dlina2Box = "" Shirina3Box = "" Dlina3Box = "" Shirina4Box = "" Dlina4Box = ""

End Sub

Пользовательская форма IshDannForm предназначена для ввода величины дополнительного уплотняющего давления на основание, значения глубины и шага определения напряжений.

15

Лист Схема1Таб используется для вывода на экран результатов вычислений напряжений по первой схеме взаимного расположения фундаментов, а лист Схема2Таб – по второй схеме.

При запуске приложения открывается только лист Описание, а остальные рабочие листы скрыты и отображаются на экране по мере возникновения в них необходимости.

Большая часть приложения также как и для третьего варианта в предыдущеем параграфе разрабатывается в виде шаблонов с помощью интерфейса Excel без использования VBA-кода.

Шаблон листа Схема1Таб представлен на рис. 8, в ходе разработки которого выполняются следующие действия:

1. В ячейку В2 вводится текст названия выполняемых расчетов: Результаты определения напряжений с учетом влияния соседнего фундамента. В ячейку I3 – (по 1 схеме).

Рис. 8. Пример шаблона листа Схема1Таб.

2. В ячейки A6:M6 вводятся соответственно «Уровни», «z», «ξ», «ξ1», «ξ2», «ξ3», «ξ4», «σzp1», «σzp2», «σzp3», «σzp4», «σzp'» и «σzp». Уровни – это порядковые номера рассматриваемых глубин, где определяются напряжения. z – это расстояние от подошвы рассчитываемого фундамента до рассматриваемой глубины, где определяется напряжение. ξ – это относительна глубина расположения рассматриваемого уровня,

фиктивному фундаменту. ξ2 – ко первому фиктивному фундаменту. ξ3 – к третьему фиктивному фундаменту. ξ4 – к четвертому фиктивному фундаменту. σzp' – это вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z по оси, проходящей через центр подошвы рассчитываемого фундамента, определяемая по формуле (3). σzp1 – это вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z под угловой точкой первого фиктивного фундамента, определяемая по формуле

где 1 zb , где b - ширина подошвы фиктивного фундамента.

σzp2 – то же, но относится ко второму фиктивному фундаменту. σzp3 – к третьему фиктивному фундаменту. σzp4 – к четвертому фиктивному фундаменту. σzp – это вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z по оси, проходящей через центр подошвы рассчитываемого фундамента с учетом влияния соседнего фундамента.

3.В ячейки О6:О17 вводятся соответственно «Давление», «Ширина», «Шаг», «Ширина1», «Ширина2», «Ширина3», «Ширина4», «η», «η1», «η2», «η3» и «η4». Ширина и η – это ширина и отношение длины к ширине подошвы рассчитываемого фундамента. Давление – это дополнительное уплотняющее давление на основание. Шаг – это шаг определения напряжений. Ширина1 и η1 – это ширина и отношение длины к ширине подошвы первого фиктивного фундамента. Ширина2 и η2 – второго фиктивного фундамента. Ширина3 и η3 – третьего фиктивного фундамента. Ширина4 и η4 – четвертого фиктивного фундамента.

4.В ячейку В7 вводится формула А7*$Р$8. При запуске приложения содержимое ячейки будет копироваться в нижние ячейки до заданного программой уровня.

5.В ячейку С7 вводится формула 2*В7/$Р$7 для последующего ее копирования в нижние ячейки, т.е. автоматически будут вноситься относительные глубины рассматриваемых уровней.

6.В ячейки D7:G7 вводится соответственно формулы В7/$Р$9, В7/$Р$10, В7/$Р$11и В7/$Р$12 также для их последующего копирования

внижние ячейки.

7.В ячейки H8:K8 вводятся формула (143), которая в строке формул принимает соответственно следующий вид:

- для первого фиктивного фундамента

=$L$7/(2*ПИ())*(ATAN($P$14/(D8*КОРЕНЬ(1+D8^2+$P$14^2)))+(D8)

*$P$14*(1+P$14^2+2*D8^2))/((D8^2+$P$14^2)*(1+D8^2)*

*КОРЕНЬ(1+D8^2+$P$14^2)))

18

- для второго фиктивного фундамента

=$L$7/(2*ПИ())*(ATAN($P$15/(E8*КОРЕНЬ(1+E8^2+$P$15^2)))+ +(E8*$P$15*(1+$P$15^2+2*E8^2))/((E8^2+$P$15^2)*(1+E8^2)* *КОРЕНЬ(1+E8^2+$P$15^2)))

- для третьего фиктивного фундамента

=$L$7/(2*ПИ())*(ATAN($P$16/(F8*КОРЕНЬ(1+F8^2+$P$16^2)))+ +(F8*$P$16*(1+$P$16^2+2*F8^2))/((F8^2+$P$16^2)*(1+F8^2)* *КОРЕНЬ(1+F8^2+$P$16^2)))

- для четвертого фиктивного фундамента

=$L$7/(2*ПИ())*(ATAN($P$17/(G8*КОРЕНЬ(1+G8^2+$P$17^2)))+ +(G8*$P$17*(1+$P$17^2+2*G8^2))/((G8^2+$P$17^2)*(1+G8^2)* *КОРЕНЬ(1+G8^2+$P$17^2)))

Содержимое ячеек также будет копироваться в нижние ячейки, и в результате автоматически будут определяться напряжения на разных глубинах под угловыми точками фиктивных фундаментов.

8. В ячейку L8 вводится формула (140), которая в строке формул принимает следующий вид

=2*$L$7/ПИ()*(ATAN($P$13/(C8*КОРЕНЬ(1+C8^2+$P$13^2)))+ +(C8*$P$13*(1+$P$13^2+2*C8^2))/((C8^2+$P$13^2)*(1+C8^2)*

*КОРЕНЬ(1+C8^2+$P$13^2)))

9.В ячейку М7 вводится формула =L7+H7+I7-J7-K7. Данная формула суммирует результаты вычислений напряжений по оси, проходящей через угловые точки подошв фиктивных фундаментов и через центр подошвы рассчитываемого фундамента.

10.С помощью мастера диаграмм строится шаблон графика (рис. 7). После запуска приложения и ввода необходимых данных с помощью пользовательских форм в столбцах В7:В27 и L7:M27 появятся значения z,

σzp' и σzp и мгновенно появится и сам график.

Шаблон второго листа Схема2Таб разрабатывается также как и шаблон листа Схема1Таб. В ячейку М7 вводится формула =L7+H7-I7- J7+K7, которая также суммирует результаты вычислений напряжений по оси, проходящей через угловые точки подошв фиктивных фундаментов и через центр подошвы рассчитываемого фундамента.

В качестве примера на рис. 9 приведены исходные данные и результаты расчета напряжений по глубине через каждые 0,84 м для случая первой схемы взаимного расположения фундаментов.

19

Рис. 9. Пример определения напряжений с учетом влияния соседнего фундамента.

График распределения напряжений по глубине можно вывести на экран, щелкнув на кнопке «Показать график».

Код главной процедуры Main с двумя вспомогательными процедурами Raschet и Ochistka имеет следующий вид

Sub Main() InputsForm.Show IshDannForm.Show RazmFundForm.Show

Otnosh = Dlina/Shirina: Otnosh1 = Dlina1/Shirina1: Otnosh2 = Dlina2/Shirina2

Otnosh3 = Dlina3/Shirina3: Otnosh4 = Dlina4/Shirina4 Call Ochistka

If Shema = 1 Then

With Worksheets("Таблица1")

.Visible = True

.Activate

End With Call Raschet

Else

With Worksheets("Таблица2")

.Visible = True

.Activate

End With Call Raschet

20