Єврокод 0. Основи проектування з Eurocodes
У ПК ЛІРА-САПР реалізовано вимоги будівельних нормативних документів багатьох країн, у тому числі комплекту гармонізованих європейських стандартів Eurocodes (Єврокоди), а також національних додатків до Eurocodes для Республіки Казахстан, Республіки Білорусь та України.
Основи проектування щодо Eurocodes
У ПК ЛІРА-САПР можна задати на вузли та елементи розрахункової схеми різні типи навантажень:
- Навантаження на вузли - сили та моменти у напрямку глобальних та локальних осей координат вузла, задане зміщення та поворот.
- Навантаження на скінченні елементи – рівномірно розподілені навантаження, трапецієподібні навантаження, сили та моменти з прив'язками, температурний нагрів, температурний перепад, нерівномірно розподілені навантаження на пластини, навантаження на сторони пластин, навантаження на об'ємні елементи та їх грані, навантаження-штамп довільного обрису на пластини.
- Навантаження для моделювання динамічних впливів – ваги мас у напрямку глобальних та локальних осей координат вузла, розподілені ваги мас на скінченні елементи, автоматичне перетворення статичних навантажень у навантаження для динамічних впливів, імпульсні та ударні впливи, гармонічні коливання, статичні вітрові навантаження для розрахунку на пульсацію вітрового потоку, реальні та синтезовані акселерограми землетрусів.
- Супернавантаження – навантаження на суперелементи. Навантаження для розрахунку динаміки у часі Навантаження для побудови ліній впливу.
Розв'язання задачі визначення найбільш небезпечних сполучень навантажень забезпечує взаємозв'язок між результатами розрахунку споруди на різні навантаження і конструюванням його елементів. У загальному випадку повна кількість сполучень навантажень досягає числа 2n де n – кількість прикладених навантажень. При цьому мається на увазі, що розрахунок споруди здійснено в лінійній постановці. Практично це означає, що для конструкції, що розраховується, необхідно знайти 2n напружено-деформованих станів, а це неприйнятно навіть при використанні сучасної техніки. Вже при порівняно невеликому значенні n досягнення результату стає скрутним, а обсяг його – неосяжним. У зв'язку з цим виникає наступна задача: знайти критерій, на підставі якого можна було б обмежити кількість сполучень навантажень, що розглядаються, до числа m (m << 2n ). Конструювання, виконане на підставі m сполучень, має забезпечити міцність конструкції для всіх 2n сполучень. Для розв'язання цієї задачі застосовуються різні підходи. Один із таких підходів ґрунтується на обчисленні розрахункових сполучень навантажень (РСН) та відповідних їм зусиль на підставі нормованих формул. Такий підхід прийнятий як основний у країнах Європи та США. Він випливає з ймовірнісної оцінки вкладу того чи іншого навантаження у підсумковий напружено-деформований стан споруди. Для кожної споруди розглядається завжди однаково обмежена кількість сполучень. Слід зазначити, що цей підхід може бути застосований і для вирішення нелінійних задач, хоча через несправедливість принципу суперпозиції задача сполучення навантажень переростає в задачу розрахункових сполучень історій навантаження.
За допомогою системи РСН виконується обчислення переміщень вузлів та зусиль (напруг) в елементах від стандартних та довільних лінійних комбінацій завантажень. Під стандартними лінійними комбінаціями маються на увазі комбінації (сполучення), які встановлені формулами нормативних документів. Проводиться врахування знакозмінності та взаємовиключення. При заданні довільних лінійних комбінацій величини та знаки коефіцієнтів не обмежуються.
У системі РСН реалізовані нормативи різних країн, у тому числі і Єврокоди:
- EN 1990:2002 Єврокод 0. Основні положення щодо проектування несучих конструкцій;
- СП РК EN 1990:2002+A1:2005/2011 Основи проектування несучих конструкцій;
- ТКП EN 1990-2011 (02250), СТБ ЕН 1990-2007.
Згідно з Єврокодом 0 розглядаються такі граничні стани:
- критичні (комбінації впливів, зазначені у виразах (6.10) – (6.12b), слід використовувати при розрахунках за 1 граничним станом);
- за експлуатаційною придатністю (комбінації впливів, зазначені у виразах (6.14b) – (6.16b), слід використовувати при розрахунку за 2 граничним станом).
Нормозалежні сполучення
Примітка
Вище зазначено: І ПС – перший граничний стан, ІІ ПС – другий граничний стан.
Індекс "k" у наведених формулах означає нормативну величину навантажень, без урахування коефіцієнта безпеки.
*Для групи сполучень I. Основне сполучення та вибір групи розрахунку B за допомогою радіо-кнопок в ЛІРА-САПР додатково вказується номер формули (ф-ла 6.10, ф-ла 6.10a, ф-ла 6.10b), або вибирається опція змін. до п. НП2.2.3.2 від 30.12.21. В останньому випадку сполучення формуватимуться послідовно за двома зазначеними формулами. Для груп A та C застосовується формула 6.10.
**Коефіцієнт сполучень ?1,1 застосовується у тому випадку, якщо одному з тимчасових завантажень присвоєно ознаку Домінуюче. Якщо задано кілька домінуючих, то програма створює різні набори комбінацій, де зазначені завантаження по черзі призначаються домінуючими..
В EN 1990:2002 (і в усіх нормах на базі Єврокодів) є максимальні та мінімальні коефіцієнти надійності за навантаженням (коефіцієнт безпеки). Як правило, приймається максимальне значення, тому що в більшості випадків "велике навантаження = більше зусилля". Але трапляються випадки, коли менше навантаження призводить не до гірших (для конструкції) результатів. Наприклад, розрахунок на перекидання, де велике статичне вертикальне навантаження на конструкції призводить до збільшення утримуючого (від перекидання) моменту. Це ще одна причина задавати нормативні навантаження, і тільки на стадії створення комбінацій, залежно від розрахункового призначення цієї комбінації, застосовувати бІльші чи мЕнші значення коефіцієнтів надійності за навантаженням або коефіцієнт безпеки.
У Євронормах (у тому числі СП РК EN 1990:2002+A1:2005/2011) описані коефіцієнти сполучень (І) у кількох варіантах значень: І0, І1, І2.
1. РСН у ВІЗОР-САПР
Для формування основних сполучень РСН у ВІЗОР-САПР необхідно вибрати таблицю (А, В або С). Залежно від вибраної таблиці є можливість вибрати формулу для основних сполучень: для таблиці А може бути тільки формула 6.10, для таблиць В і С можна вибрати будь-яку з формул 6.10, 6.10а або 6.10b. Окремо можна вказати ознаку формування сполучень із сприятливими та несприятливими навантаженнями. Відповідно до СП РК EN 1990:2002+A1:2005/2011 (і у всіх нормах на базі Єврокодів) можна задати шість типів сполучень РСН: основні, аварійні, сейсмічні, характеристичні, часті та квазіпостійні. Для обраного рядка сполучень відображається відповідна формула та її номер.
Для основних сполучень в залежності від обраної формули (6.10, 6.10а або 6.10b) біля списку сполучень відображається сама формула та її номер. Основні сполучення можуть бути задані лише за однією формулою в одній таблиці РСН (у ПК ЛІРА-САПР є можливість створення кількох таблиць РСН, розрахунок на які може бути виконаний у різних варіантах конструювання).
У стовпець «Домінуючий», за допомогою символу «*» можна вказати ті завантаження, які мають бути домінуючими. При формуванні сполучень РСН будуть автоматично створені всі можливі сполучення із заданими домінуючими завантаженнями (при цьому в одне сполучення може увійти тільки одне домінуюче завантаження).
До кожного стовпця сполучень присвоюється ознака виду сполучень (від l до Vl). Є можливість змінити цей вид для будь-якого стовпця сполучень. При цьому програма на окремий запит може перезаповнити коефіцієнти сполучень з урахуванням нового виду сполучення.
Подвійним натисканням на ім'я стовпця сполучень відкривається вікно «Ім'я сполучення». У цьому вікні можна змінити ім'я сполучення (за умовчанням в якості ім'я надається номер і вид сполучення). Для сполучень, які формуються для другого граничного стану, можна вибрати випадки використання цих сполучень: використовувати їх у всіх розрахунках за другим граничним станом, використовувати їх тільки для розрахунку тріщин у залізобетонних елементах або для розрахунку прогинів металевих елементів.
У РСН за європодібними нормами (у тому числі СП РК EN 1990:2002+A1:2005/2011) кожна комбінація має своє призначення. Таким чином, результат розрахунку таблиці РСН по EN – єдина таблиця із зазначенням: яка комбінація для чого потрібна (у нашому випадку це римські значення від I до VII).
2. РСН у САПФІР
В ПК ЛІРА-САПР у препроцесорі САПФІР процес задання сполучень за нормами СП РК EN 1990:2002+A1:2005/2011 автоматизовано:
- додано підвиди тимчасових завантажень для реалізації різних коефіцієнтів сполучень відповідно до різних категорій приміщень;
- заповнені замовчування відповідно до обраної групи розрахунку (А, В, С), за умовчанням пропонується «група В», як найбільш затребувана;
- описано правила створення комбінацій (формули 6.10 – 6.16).
ВАЖЛИВО: Передбачається, що в розрахунковій моделі задаються нормативні навантаження, і при передачі на розрахунок у ЛІРА-САПР домноження на коефіцієнт безпеки не відбувається. Навантаження стає «розрахунковим» шляхом множення коефіцієнта сполучення на коефіцієнт безпеки. Такам чином, у МКЕ-моделі (ВІЗОР) ми маємо також нормативні навантаження, і лише за результатами розрахунку РСН у необхідних комбінаціях зусилля стають розрахунковими.
З урахуванням прийнятих умовчань (або з урахуванням виправлень користувача: можна змінити і коефіцієнт безпеки, і будь-який з коефіцієнтів сполучення) після натискання кнопки «Обчислити коефіцієнти» (!) відбувається множення Y*І і заповнюється нижня таблиця коефіцієнтів сполучень для завантажень всіх підвидів/категорій, які потім використовують у комбінаториці. Після натискання «Встановити стандартні правила» (*), відбувається повернення програмних умовчань (скидання до «заводських налаштувань»).
Якщо були змінені таблиці або внесені правки, необхідно обов'язково натиснути на кнопку «Обчислити коефіцієнти», щоб перерахувалися коефіцієнти, які потім використовуються в комбінаториці.
У нижній таблиці зліва можна вкл/викл галочки – за якими формулами створювати (генерувати) комбінації. За умовчанням позиції 2-3 (формули 6.10a та 6.10b) вимкнені, а позиція 1 (формула 6.10) увімкнена. Але при необхідності можна вмикати та вимикати будь-які позиції на розсуд користувача.
Також для норм СП РК ЕN 1990:2002+А1:2005/2011 у ЛІРА-САПР 2022 додано додаткові налаштування для автоматичного формування комбінацій навантажень:
- комбінація "G+W" - при її використанні створюються комбінації з усіма постійними та одним тимчасовим навантаженням «Вітер».
- комбінацій "G+Sn" - при її використанні створюються комбінації з усіма постійними та одним тимчасовим навантаженням «Сніг».
Увага! Дані комбінації важливо використовувати у розрахунках, щоби менше привантажувати каркас. Особливо це необхідно для перевірки на відрив, перекидання і для розрахунку анкерів для фундаментів.
Коефіцієнти сполучень І2 для особливого сполучення є і коефіцієнтами збору мас для сейсміки.
Для сейсмічного впливу (модуль 61) за СП РК EN 1998-1:2004/2012 зі спектром НТП РК 08-01.1-2017 можна відразу задати всі параметри, включаючи спосіб комбінування форм коливань – CQC, та параметр загасання до нього (за умовчанням 0.05).
Якщо додавались якісь завантаження вже після задання динамічного впливу, то правою клавішею з контекстного меню можна оновити список завантажень для мас. При цьому враховуються всі завантаження відмічені галочками у першій колонці таблиці (автоматично виключаються завантаження «вітер», «сейсміка», «аварійні», навіть якщо галочки на них також включені).
Таким чином можна згенерувати комбінації за прийнятими параметрами, а потім щось поміняти (поміняти домінуюче завантаження, змінити коефіцієнти безпеки та/або сполучень, включити або вимкнути якісь формули сполучень у нижній таблиці), і ще згенерувати комбінації – вони додадуться до вже наявних. Тобто, не відбувається видалення раніше заданих комбінацій.
3. Об'єднання результатів розрахунку кількох розрахункових схем (система "МЕТЕОР")
Для норм СП PK EN 1990:2002+A1:2005/2011 реалізована можливість використовувати систему “МЕТЕОР” (МЕТод Єдиного Узагальненого Результату), призначену для об'єднання результатів розрахунку кількох розрахункових схем з однаковою топологією в єдиний узагальнений результат.
4. Створення комбінованих завантажень (завантаження «за формулою»)
У ПК ЛІРА-САПР також реалізовано можливість створення нових завантажень як комбінації результатів розрахунку довільного набору інших завантажень. Для такого комбінування користувач формує в «Редакторі завантажень» мнемонічні формули, де в якості компонент використовуються посилання на існуючі номери завантажень, задаються коефіцієнти до цих компонент і визначаються математичні операції над ними. Сформовані завантаження «по формулі» можуть бути використані при формуванні РСН/РСЗ та брати участь у конструктивному розрахунку. Одним із прикладів необхідності такого комбінування результатів від різних завантажень є вимога врахування багатокомпонентності сейсмічних впливів при розрахунку лінійно-спектральним методом, а також аналогічні вимоги низки національних будівельних норм країн Європи (див. наприклад, EuroCode 8 «Design of structures for earthquake resistance», СП РК 2.03-30-2017 «Будівництво у сейсмічних районах Республіки Казахстан»).
Оцініть можливості
Якщо у вас все ще є сумніви, завантажте демонстраційну версію та спробуйте або зв'яжіться з нашою службою підтримки для отримання більш детальної інформації.