«SCAD Office. Реализация СНиП в проектирующих программах ББК 32.97 УДК (539.3+624.014):681.3 Карпиловский В.С. SCAD Office. Реализация СНиП в проектирующих программах / В.С.Карпиловский, Э.З.Криксунов, М.А.Микитаренко, ...»

Рис. 8.5.5-1. Страница Балки седьмой — ее ширину b в миллиметрах.

Монолит 8.5.6 Стены стены E относительно ближайшей геометрической оси ортогональной сетки, проходящей через крайние узлы стены (в Рис. 8.5.6 -1. Страница Стены 8.5.7 Плиты Рис. 8.5.7-1. Страница Плиты Рис. 8.5.7-2. Порядок следования узлов Монолит 8.5.8 Отверстия Рис. 8.5.8-1. Страница Отверстия 8.5.9 Армирование плит размера плиты в соответствующем направлении. Поле — оставшаяся центральная часть пространства плиты (рис. 8.5.9-2).

Рис. 8.5.9-1. Страница Армирование Рис. 8.5.9-2. Зоны описания арматуры ввести величины защитных слоев;

Рис. 8.5.9-3. Размещение арматуры Монолит отличаются от аналогичных данных, заданных ранее, можно воспользоваться списком Плита-аналог. Из него выбирается номер (имя) плиты, все значения площадей арматуры которой будут скопированы в описание текущей плиты.

Правило задания арматуры в плитах показано в информационном окне, которое вызывается нажатием кнопки.

В разделе Армирование предоставлена возможность армирования плиты как сетками, так и раздельными стержнями.

Плита-аналог будут включать только оригинальные имена, т.е.

одинаковые имена повторяться не будут. Если в проекте предусмотрены унифицированные группы, то в списках будет приведено имя только первой плиты группы с перечнем соответствующих ей узлов. В результатах работы программы (Сетки, Ведомость расхода стали, Спецификация по плитам, Спецификация сводная) будут учтены все плиты, входящие в 8.5.10 Армирование балок Рис. 8.5.10 -1. Страница узла — между ним и опорным узлом (рис. 8.5.10 -2).

Рис. 8.5.10 -2. Пример описания пролете (Nнi, Nкi), например, если пролет балки между узлами пролета при трех участках разбиения 33 и 34 разделен на три участка, то участки будут называться:

Монолит Рекомендуется придерживаться следующего порядка подготовки данных на этой странице:

из списка Имя балки выбрать балку, для которой будут задаваться данные (выбранная балка будет выделена на назначить класс продольной и поперечной арматуры, а также стандарт на выбранный сортамент арматуры;

установить вид балки и откорректировать список назначить количество участков между опорными нажать кнопку Применить для корректировки После заполнения таблицы выбрать в списке следующую балку и повторить приведенные выше операции.

отличаются от аналогичных данных, заданных ранее, то можно воспользоваться списком Балка-аналог. Из него выбирается номер (имя) балки, все значения площадей арматуры которой будут скопированы в описание текущей балки.

Правила задания арматуры в балках описаны в информационном окне, которое вызывается нажатием кнопки.

Следует обратить внимание, что в списках Имя балки и Балка-аналог будут только оригинальные имена, т.е.

одинаковые имена балок повторяться не будут. Если в проекте предусмотрены унифицированные группы балок, то в списке будет указана только первая из балок группы с соответствующими ей узлами. В выходных документах Балки (пролеты) будут выводиться только для первой балки группы, хотя в результатах работы программы (Каркасы, Ведомость расхода стали, Спецификация по балкам, Спецификация сводная) будут учтены все балки, входящие в группу.

Рис. 8.5.10-3. Конструктивная схема перекрытия Монолит 8.6 Конструирование Конструирование перекрытия Рис. 8.6-2. Диалоговое окно стандартное управляющее окно Print (Печать). Эту же Вывод документов на печать Рис. 8.6-3. Информационное окно Монолит Рис. 8.6-4. Диалоговое окно Альбом. Следует учитывать, что изменение формата выбора документа из списка предусмотрено не для всех документов, например, чертежи изменения масштаба изображения при просмотре документов. При увеличении изображения по краям окна появляются полосы прокрутки, с помощью которых можно Рис. 8.6-5. Диалоговое окно Задание разрезов — появляется одноименное Задание разрезов диалоговое окно (рис. 8.6-5). Это окно содержит две таблицы Инструментальная панель окна Конструирование перекрытия (рис. 8.6-6) содержит ряд кнопок, дублирующих соответствующие пункты разделов меню Файл, Просмотр, Координационные оси и Показать:

Рис. 8.6-6. Инструментальная панель окна Конструирование перекрытия Монолит Рис. 8.6.1-1. Окно Результаты 8.6.2 Выходные документы Рис. 8.6.2-1. Ведомость чертежей Рис. 8.6.2-2. Пояснительная записка Рис. 8.6.2-3. Конструктивная схема Монолит Рис. 8.6.2-4. Опалубочный план Рис. 8.6.2-6. Пролеты балок Рис. 8.6.2-7. Раскладка нижних сеток Монолит Рис. 8.6.2-9. Раскладка горизонтальных Рис. 8.6.2-11. Каркас Рис. 8.6.2-12. Сетка Монолит Рис. 8.6.2-13. Ведомость деталей Рис. 8.6.2-14. Ведомость расхода стали Рис. 8.6.2-15. Спецификация по балкам Рис. 8.6.2-16. Ведомость расхода стали Монолит Рис. 8.6.2-17. Спецификация на плиты Рис. 8.6.2-18. Ведомость расхода стали Рис. 8.6.2-19. Спецификация сводная Монолит 8.7 Информационные режимы Информационные режимы Характеристики бетона (рис. 8.7-1) и Характеристики арматуры (рис. 8.7-2) включают таблицы СНиП 2.03.01-84* [19] со значениями нормативного и расчетного сопротивлений бетона и арматуры по предельным состояниям 1-й и 2-й групп, а также сортамент арматуры.

Рис. 8.7-1. Характеристики бетона Рис. 8.7-2. Характеристики арматуры 9. Программа КРОСС Программа КРОСС предназначена для вычисления первого коэффициента постели (коэффициента Винклера) по результатам геологических изысканий. В программе реализована методика, разработанная специалистами НИИОСП (описание методики, которое опубликовано в статье «Прогноз осадок фундаментов мелкого заложения и выбор модели основания для расчета плит» [32] приведено в Приложении, раздел 10.5).

9.1 Система координат Используется правоориентированная декартова система координат (X, Y, Z). Ось Z — продольная ось здания или сооружения, направленная из плоскости чертежа на наблюдателя. Ось Y мыслится вертикальной и направленной на чертеже снизу вверх, ось X — горизонтальная с положительным направлением вправо.

9.2 Файлы, создаваемые программой Программа КРОСС создает, читает и сохраняет результаты в файлах с расширением.crs.

9.3 Структура модели и исходные данные Рассматривается площадка строительства, на которой расположено проектируемое сооружение и другие объекты (строящиеся и существующие здания), влияющие на него в том смысле, что нагрузки на грунт, передаваемые этими объектами, могут привести к осадкам проектируемого фундамента. При этом считается, что пятно проектируемого сооружения и соседних объектов представлены в виде замкнутых многоугольников (возможно, с проемами), каждый из которых передает на грунт нагрузку определенной (и постоянной для этого пятна) интенсивности, приложенную на уровне отметки подошвы фундамента. Кроме того, считается, что известны результаты геологических изысканий, которые представлены в виде информации о характеристиках грунта в пробуренных скважинах. Рельеф дневной поверхности на площадке предполагается достаточно гладким и задается при помощи указания отметок устьев скважин.

Другие данные геодезической съемки не используются. Ввод данных выполняется на координатной сетке, шаг которой задается пользователем.

Рекомендуется следующая последовательность создания модели:

задание габаритов площадки строительства;

ввод параметров координатной сетки;

ввод внешнего контура фундаментной плиты;

ввод контуров существующих зданий (если это необходимо);

задание проемов (если они имеются);

сглаживание углов (если это необходимо);

задание положения скважин;

задание параметров скважин.

КРОСС Результатом расчета являются значения коэффициента постели (коэффициента Винклера) в любой точке фундаментной плиты.

Методика расчета разработана В.Г.Федоровским. Основные положения этой методики описаны в статье В.Г.Федоровский, С.Г.Безволев Прогноз осадок фундаментов мелкого заложения и выбор модели основания для расчета плит // Основания, фундаменты и механика грунтов. —2000. — № 4. — С. 10–18.

С любезного разрешения авторов текст этой статьи приводится в качестве приложения к данному документу.

9.4 Элементы управления 9.4.1 Окно программы Окно программы КРОСС (рис. 9.4.1-1) включает меню, инструментальную панель, рабочее поле (с полосами прокрутки при необходимости) и строку состояния.

9.4.2 Параметры настройки Рис. 9.4.2-1. Страница Прочие диалогового окна Параметры КРОСС 9.4.3 Меню Меню расположено в верхней части окна и содержит пять разделов: Файл, Редактировать, Параметры, Сервис и Справка.

Раздел Файл включает следующий набор операций:

• Новый — создание новой площадки (комбинация «горячих клавиш» — Ctrl+N);

• Открыть — загрузка ранее созданной площадки (комбинация «горячих клавиш» — Ctrl+O);

• Сохранить — сохранение на диске текущей площадки (комбинация «горячих клавиш» — Ctrl+S);

• Сохранить как… — сохранение площадки (файла) под новым именем;

• Расчет — вычисление коэффициентов постели;

• Отчет — формирование отчета;

• Поля — отрисовка изополей коэффициентов постели.

• Осадки подошвы плиты — отрисовка изополей распределения осадок подошвы фундамента;

• Сохранить изображение — изображение на экране сохраняется в файле в формате метафайла Windows.

Раздел Редактировать включает следующий набор операций:

• Отмена — отмена последней выполненной операции;

• Восстановить —отмена действия последней команды Отмена;

• Габариты — задание габаритных размеров площадки, на которой располагается проектируемое сооружение и другие, влияющие на него объекты (эта и все последующие операции в данном разделе дублируют соответствующие кнопки инструментальной панели);

• Фундаментная плита — ввод и корректировка внешнего контура фундаментной плиты;

• Существующее здание — ввод и корректировка внешнего контура здания, расположенного рядом с проектируемым сооружением и влияющего на него;

• Проем — ввод контура проема;

• Удалить — удаление существующих зданий и/или проемов;

• Сгладить угол… — сглаживание выбранного угла дугой окружности заданного радиуса;

• Переместить — перемещение вершин контуров фундаментной плиты или существующих зданий;

• Вершины — корректировка координат вершин фундаментной плиты или существующих зданий;

• Удалить вершины — удаление одной или нескольких вершин;

• Нагрузка — задание нагрузки на фундаментную плиту (или существующее здание) и отметки подошвы;

• Добавить скважину — добавление скважины;

• Удалить скважину — удаление ранее введенной скважины;

• Параметры скважин … — вызов диалогового окна, в котором задается информация о грунтах и параметрах скважин;

• Начало координат … — перенос начала системы координат.

Раздел Параметры содержит следующие операции:

• Параметры — вызов диалогового окна с параметрами настройки;

• Шаг сетки — назначение шага координатной сетки;

• Сетка — отображение координатной сетки в рабочем поле;

• Координатные оси — отображение координатных осей площадки;

• Поля для зданий — выбор этой опции позволяет увидеть не только изополя коэффициентов постели под фундаментной плитой, но и в области рядом стоящих зданий;

• Дополнительные точки — создание на изополях точек, для которых должны быть выведены маркеры со значениями коэффициента постели;

• Увеличить изображение — увеличение изображения площадки в рабочем поле;

• Уменьшить изображение — уменьшение изображения площадки в рабочем поле (операция становится доступна только после увеличения изображения).

Из раздела меню Сервис можно вызвать стандартный калькулятор Windows, калькулятор для расчета по формулам, программу преобразования единиц измерения.

Раздел меню Справка включает операции доступа к справочной информации.

9.4.4 Строка состояния Строка состояния (рис. 9.4.4-1) включает два поля: координаты текущего положения курсора и Расстояние. В первом поле выводятся координаты курсора. Второе поле используется для вывода расстояния между двумя точками площадки в режиме измерения.

9.4.5 Курсоры Все операции в рабочем поле выполняются с помощью курсора. При перемещении курсора по экрану или при выполнении некоторых команд форма курсора меняется. Например, при выборе команды из меню или инструментальной панели он принимает форму стрелки, при обработке команд — форму песочных часов (курсор ожидания), при работе в рабочем поле — форму перекрестья.

С помощью курсора можно определить расстояние между двумя точками площадки. Для этого следует подвести его к первой точке и нажать левую кнопку мыши. Не отпуская кнопки, переместить курсор во вторую точку. В правой части строки состояния будет указано расстояние между точками (точность указания зависит от установленного количества значащих цифр на странице Единицы измерений окна Параметры). Координаты текущего положения курсора выводятся в строке состояния.

КРОСС 9.5 Операции Установка курсора на определенную кнопку на инструментальной панели и нажатие левой клавиши мыши активизирует соответствующую операцию или команду. Здесь и далее для обозначения указанной последовательности действий будет применяться выражение «нажатие кнопки на инструментальной панели».

9.5.1 Новый была модифицирована, но не сохранялась, появляется запроспредупреждение с предложением его сохранить (рис. 9.5.1-1).

Рис. 9.5.1-1. Окно сообщений 9.5.2 Открыть Рис. 9.5.2-1. Диалоговое окно Загрузить площадку 9.5.3 Сохранить Рис. 9.5.3-1. Диалоговое окно Сохранить площадку 9.5.4 Сохранить как...

9.5.5 Расчет задано наличие скального основания), среднее значение коэффициента постели, среднеквадратичное отклонение и максимальная осадка. Кроме того, в окне можно выбрать количество Рис. 9.5.5-1. Диалоговое окно Результаты расчета 9.5.6 Отчет 9.5.7 Поля КРОСС Рис.9.5.7-1. Фундаментная плита с изополями коэффициентов постели Рис. 9.5.7-2. Управление цветовой Если нажать левую кнопку мыши, на экране появится Рис. 9.5.7-3. Окно с результатами расчета в конкретной точке 9.5.8 Дополнительные точки коэффициента постели в точках (рис. 9.5.7-4). Убрать эти дополнительные точки можно, нажав правую кнопку мыши. При Рис. 9.5.7-4. Изополя с дополнительными маркерами 9.5.9 Осадки подошвы плиты 9.5.10 Сохранить изображение 9.5.11 Отмена 9.5.12 Восстановить КРОСС 9.5.13 Габариты Рис. 9.5.13-1. Диалоговое окно Размеры После выхода из указанного диалогового окна в Рис. 9.5.13-2 Отображение габаритов площадки в рабочем поле 9.5.14 Фундаментная плита Рис. 9.5.14-1. Отображение фундаментной плиты в рабочем поле 9.5.15 Корректировка контура Рис. 9.5.15-1. Плита после корректировки внешнего контура 9.5.16 Существующее здание КРОСС 9.5.17 Проем Рис. 9.5.17-1. Пример фундаментной 9.5.18 Удалить 9.5.19 Сгладить угол перекрестье с мишенью нажать левую кнопку мыши. В появившемся диалоговом окне Радиус скругления (рис. 9.5.19-1) Рис. 9.5.19-1. Диалоговое окно Радиус Рис. 9.5.19-2. Пример плиты со 9.5.20 Переместить КРОСС 9.5.21 Вершины раздела меню Редактировать. После ее активизации появляется диалоговое окно Координаты вершин (рис. 9.5.21-1), Рис. 9.5.21-1. Диалоговое окно 9.5.22 Удалить вершины 9.5.23 Нагрузка С помощью этой операции задается нагрузка, приложенная на уровне отметки подошвы фундамента, а также Рис. 9.5.23-1. Диалоговое окно 9.5.24 Добавить скважину 9.5.25 Удалить скважину 9.5.26 Параметры скважин Рис. 9.5.26-1. Диалоговое окно Параметры скважин КРОСС Рис. 9.5.26-2. Диалоговое окно • модуль деформации;

Рис. 9.5.26-3. К определению скачка где R — коэффициент переуплотнения (связанный с возрастом эффективного напряжения грунтового массива), pc — давление переуплотнения который может быть обусловлен, например, водонасыщенностью слоя. Отметим, что отметки уровня могут быть 9.5.27 Сброс операции 9.5.28 Разрез (рис. 9.5.28-1). Разрез выдается вдоль отрезка прямой, проведенной в любом месте площадки. Для построения разреза следует:

Рис. 9.5.28-1. Окно с изображением разрез в заданном направлении. Штриховой линией на разрезе КРОСС При построении разреза используется следующий алгоритм:

Строится выпуклая оболочка всех точек, в которых заданы скважины. Производится триангуляция этой выпуклой оболочки. Далее, для каждой точки в пределах площадки строительства возможны три варианта:

9.5.29 Измерение расстояний 9.5.30 Начало координат Рис. 9.5.30-1. Диалоговое окно 9.5.31 Особенности задания информации о скважинах Данные о скважинах, задаваемые в диалоговом окне «Параметры скважин», включают информацию об отметке верхнего уровня каждого слоя. В некоторых случаях (см., например таблицы 1 и 2) задача восстановления по этим данным структуры многослойного массива в произвольной промежуточной (между скважинами) точке не имеет однозначного решения.

Очевидно, что в этом случае, разрез может быть построен двумя различными способами.

В более сложных ситуациях неоднозначность восстановления геологической структуры может привести к тому, что информация о наличии «линз» будет утеряна.

В этих случаях рекомендуется создавать единый пакет грунтов и задавать его в каждой скважине. В таком пакете выдерживается единая последовательность следования грунтов для всех скважин. Причем, грунты, отсутствующие в конкретной скважине, задаются с нулевой мощностью слоя. Отсутствие n-го слоя грунта в сважине описывается одинаковыми значениями отметок n–1 и n+1 слоев.

КРОСС Для примера, приведенного в таблицах 1 и 2, описание единого пакета будет выглядеть следующим образом:

9.5.32 Шаг сетки Рис. 9.5.32-1. Диалоговое окно Рис. 9.5.32-2. Отображение сетки в 9.5.33 Сетка размерной сетки. Шаг сетки назначается одноименной операцией в разделе меню Параметры или нажатием соответствующей кнопки на инструментальной панели.

КРОСС 9.5.34 Поля для зданий Рис. 9.5.34-1. Модель здания с неравномерной нагрузкой Рис. 9.5.34-2. Поле коэффициентов постели для неравномерно нагруженной 9.5.35 Увеличение и 9.5.36 Вызов справки 9.5.37 О программе Рис. 9.5.37-1. Информационное окно Приложения 10.1 Создание отчета Все режимы работы программ ВеСТ, Кристалл, АРБАТ, КРОСС имеют кнопку Отчет. Нажатие этой кнопки при отсутствии ошибок в исходных данных приводит к следующим действиям:

• выполнение всех расчетов;

• создание файла в формате RTF (Rich Text Format), который содержит перечень исходных данных и результаты расчета. В зависимости от установленной в окне Параметры операции (установлен режим Полные сообщения или Короткие сообщения) отчетный документ содержит (или не содержит) результаты некоторых промежуточных вычислений (например, информацию о геометрических свойствах используемых сечений, значения отдельных (а не только максимального) коэффициентов использования несущей способности и т.д.;

• вызов Windows-приложения, которое ассоциировано с файлами типа RTF. В зависимости от установленных в окне Параметры | Прочие операций (Просмотр/Редактирование или Печать) это приложение активизируется для немедленной печати отчета или для его просмотра и (возможно) корректировки. В последнем случае получение твердой копии возлагается на пользователя (он может воспользоваться возможностью печати из приложения).

Замечание. Как правило, с расширением.rtf ассоциирована программа WordPad. Если на Вашем компьютере инсталлирован MS Word, то ассоциированной программой будет Word. Существуют различия в формате RTF-файлов, которые используются программами MS Word v.7 или WordPad и программой MS Word 97. В связи с этим в программе предоставлена возможность выбора формата RTF в режиме Параметры | Прочие.

10.2 Сервисные функции Поскольку при работе с программой часто возникает необходимость выполнить некоторые дополнительные расчеты, в разделе Сервис главного меню программ пакета предусматривается возможность вызова стандартного калькулятора среды MS Windows (если он установлен в системе), калькулятора, позволяющего выполнять расчеты по формулам, калькулятора для преобразования единиц измерения, а также специального калькулятора для выбора дискретной арматуры по заданной площади (в программе АРБАТ).

Рис. Error! Reference source not found.-1. Окно вычислителя Приложения функций (asin, acos, atan) приводятся в градусах или радианах при произвольной глубине вложенности.

должна быть записана следующим образом:

появляется дополнительная возможность использовать в формуле три независимые переменные x, y, z. При этом сами значения переменных задаются в соответствующих окнах ввода. Это позволяет проводить серию однотипных вычислений при различных значениях параметров. Например, Вычислить. Кнопка Копировать позволяет поместить ввода формул символическое выражение, зависящее от получить символическое выражение для соответствующей частной производной.

10.2.2 Преобразование единиц Рис. 10.2.2-1. Окно Преобразование единиц измерения 10.2.3 Дискретная арматура Калькулятор Дискретная арматура (рис. 10.2.3-1) Рис. 10.2.3-1. Диалоговое окно Дискретная арматура Приложения 10.3 Нештатные ситуации Данный раздел содержит перечень некоторых возможных проблем, которые могут возникать при работе программы, и рекомендации по их устранению.

Ситуация 1.

Все исходные данные заданы корректно, вычисления производятся, но не создается отчетный документ.

Проверьте, есть ли на компьютере приложение, ассоциированное с файлами типа RTF. Это можно сделать, зайдя в окно My Computer | Options | File Types (Мой компьютер | Опции | Тип файла). Если такое приложение отсутствует, можно, например, установить программу WordPad, входящую в состав MS Windows, или инсталлировать свободно распространяемую программу WordView.

Ситуация 2.

После нескольких сеансов работы с программой вход в одну из функций приводит к появлению на экране заведомо некорректных данных или сообщений типа «Ошибка плавающей арифметики».

Чтобы сделать работу пользователя более удобной, программа сохраняет всю введенную пользователем информацию в файлах на жестком диске (в директории, в которую была установлена программа). Это позволяет при очередной активации программы продолжить работу с ранее прерванного места. В случае возникновения проблем с файловой системой жесткого диска, эти файлы могут содержать запорченную информацию. В этом случае рекомендуется удалить соответствующий файл, и программа начнет работу «c начального состояния». Перечень режимов работы и соответствующих им имен файлов приведен в таблице:

Ситуация 3.

В отчетном документе отсутствуют некоторые элементы (например, изображения поперечных сечений).

Существуют различия в формате RTF-файлов, которые используются программами MS Word v. или WordPad и программой MS Word 97. Проверьте правильность соответствующего выбора формата RTF в режиме Параметры | Прочие.

Приложения 10.4 Список сортаментов прокатных профилей, поставляемых с пакетом 10.4.1 Сортамент Челябинского металлургического комбината Двутавp нормальный (Б) по СТО АСЧМ 20-93 Regular I-beam per STO ASChM 20- Двутавp широкополочный по СТО АСЧМ 20-93 Broad-flanged beam per STO ASChM 20- Двутавp колонный (К) по СТО АСЧМ 20-93 Column I-beam per STO ASChM 20- Специальные двутавpы по СТО АСЧМ 20-93 Special I-beam per STO ASChM 20- 10.4.2 ГОСТ Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 Equal legs angle per GOST 8509- Уголок неравнополочный по ГОСТ 8510-86* Unequal legs angle per GOST 8510-86* Швеллеp с паpаллельными гpанями полок по Channel with parallel edges of flanges per GOST 8240- ГОСТ 8240- Швеллеp (В) по ГОСТ 5267.1-90 Channel per GOST 5267.1- Швеллеp с уклоном полок по ГОСТ 8240-89 Channel with inclined inner edges of flanges per GOST Двутавp колонный (К) по ГОСТ 26020-83 Column I-beam GOST 26020- Двутавp с уклоном полок по ГОСТ 8239-89 I-beam with inclined inner edges of flanges per GOST Двутавp дополнительной серии (Д) по ГОСТ Additional series I-beam GOST 26020- 26020- Двутавp нормальный (Б) по ГОСТ 26020-83 Regular I-beam per GOST 26020- Двутавp широкополочный по ГОСТ 26020-83 Broad-flanged beam per GOST 26020- Тавpы колонные (КТ) по ТУ 14-2-685-86 Column T-bar per TU 14-2-685- Тpубы электросварные прямошовные по ГОСТ Pipe per GOST 10704- 10704- Тpубы по ГОСТ 10704-91 (сокращенные) Pipe per GOST 10704-91 (reduced list) Гнутый равнополочный швеллер по ГОСТ 8278- Bended equal legs сhannel per GOST 8278-83, steel Гнутый равнополочный швеллер по ГОСТ 8278- Bended equal legs сhannel per GOST 8278-83, steel Квадратные трубы по ТУ 36-2287-80 Square Hollow Structural Tubing per TU 36-2287- Прямоугольные трубы по ТУ 67-2287-80 Rectangular Hollow Structural Tubing per TU 67-2287- 10.4.3 Сокращенный сортамент Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 Equal legs angle per GOST 8509- Уголок неравнополочный по ГОСТ 8510-86* Unequal legs angle per GOST 8510-86* Швеллеp с паpаллельными гpанями полок по ГОСТ Channel with parallel edges of flanges per GOST Швеллеp с уклоном полок по ГОСТ 8240-89 Channel with inclined inner edges of flanges per Двутавp колонный (К) по ГОСТ 26020-83 Column I-beam GOST 26020- Двутавp с уклоном полок по ГОСТ 8239-89 I-beam with inclined inner edges of flanges per Двутавp дополнительной серии (Д) по ГОСТ 26020-83 Additional series I-beam GOST 26020- Двутавp нормальный (Б) по ГОСТ 26020-83 Regular I-beam per GOST 26020- Двутавp широкополочный по ГОСТ 26020-83 Broad-flanged beam per GOST 26020- Тавpы колонные (КТ) по ТУ 14-2-685-86 Column T-bar per TU 14-2-685- Тpубы электросварные прямошовные по ГОСТ Pipe per GOST 10704- 10704- Гнутый равнополочный швеллер по ГОСТ 8278-83 из Bended equal legs сhannel per GOST 8278-83, steel Гнутый равнополочный швеллер по ГОСТ 8278-83 из Bended equal legs сhannel per GOST 8278-83, steel Квадратные трубы по ТУ 36-2287-80 Square Hollow Structural Tubing per TU 36-2287Прямоугольные трубы по ТУ 67-2287-80 Rectangular Hollow Structural Tubing per TU 10.4.4 Старые сортаменты Уголок равнополочный по ОСТ 14-1926 Equal legs angle per OST 14- Уголок равнополочный по ОСТ 14-1932 Equal legs angle per OST 14- Уголок неравнополочный по ОСТ 15-1926 Unequal legs angle per OST 15- Уголок неравнополочный по ОСТ 15-1932 Unequal legs angle per OST 15- Двутавp балочный по ОСТ 16-1926 I-beam per OST 16- Двутавp балочный по ОСТ 16-1932 I-beam per OST 16- Швеллеp с уклоном полок по ОСТ 17-1926 Channel with inclined inner edges of flanges per OST 17- Швеллеp с уклоном полок по ОСТ 17-1933 Channel with inclined inner edges of flanges per OST 17- Приложения 10.4.5 ASTM 10.4.6 Великобритания — стандартные профили (British Standard Sections) Двутавр Universal Beams to BS4 Universal Beams Двутавр Universal Columns to BS4 Universal Columns Двутавр Universal Bearing Piles to BS4 Universal Bearing Piles Труба прямоугольная EN10210 (UK) Rectangular Hollow Sections Труба круглая EN10210(UK) Circular Hollow Sections Труба квадратная EN10210 (UK) Square Hollow Sections Тавр Tees from UB's to BS4 Structural Tees cut from UB's Тавр Tees from UC's to BS4 Structural Tees cut from UC's 10.4.7 Великобритания — импортируемые профили (Overseas Shapes) Двутавр Euronorm IPE Sections IPE Shapes (European universal beams) Двутавр Euronorm HE Sections HE Shapes (European universal beams and columns) Труба прямоугольная EN10210 (OS) Rectangular Hollow Sections Труба круглая EN10210 (OS) Circular Hollow Sections Труба квадратная EN10210 (OS) Square Hollow Sections 10.4.8 Arbed Равнополочный уголок по Euronorm 56-77 Equal Angles Euronorm 56- Неравнополочный уголок по Euronorm 57-78 Unequal Angles Euronorm 57- Двутавр IPE Euronorm 19-57 European I-beams (IPE) Двутавр HE Euronorm 53-62 European wide flange beams (HE) Двутавр HL Euronorm 53-62 European wide flange beams (HL) 10.4.9 Сварные профили (welded profiles) Двутавры сварные ТУ У 01412851.001-95 Welded I-beam per TU U 01412851.001- Приложения 10.4.10 OTUA Равнополочный уголок по NF A 45-009 Equal Angles NF A 45- Неравнополочный уголок по NF A 45-010 Unequal Angles NF A 45- 10.4.11 DIN Равнополочный уголок по DIN 1028 Equal Angles DIN Неравнополочный уголок по DIN 1029 Unequal Angles DIN Широкополочные двутавры по DIN 1025 (с паралл. IP DIN гранями) Широкополочные двутавры по DIN 1025 (9% IP DIN 1025 (9%) уклон) Прямоугольные трубы по DIN 59410 Rectangular Hollow Sections DIN Квадратные трубы по DIN 59410 Square Hollow Sections DIN 10.5 Прогноз осадок фундаментов мелкого заложения и выбор модели основания для расчета плит*) Дается краткий обзор развития методов расчета плит на упругом основании (от Н.М.Герсеванова до наших дней) с выделением вопросов, относящихся к моделям основания. Описывается метод расчета осадок, основанный на послойном суммировании с учетом структурной прочности грунта и пригодный для использования в расчете плит.

Методы расчета плит. К началу 1930-х годов теория расчета балок на винклеровском основании достигла практического совершенства. Значительный вклад в развитие этой теории внес Н.М.Герсеванов [1]. Позднее Л.Л.Галин и М.И.Горбунов-Посадов [2] показали, что для расчета балок (свай) модель Винклера вполне адекватна, несмотря на наличие у основания распределительной способности. При этом коэффициент постели вычисляется через характеристики основания (такие, как модуль деформации) и геометрические размеры балки.

Однако для плитных фундаментов пренебрежение распределительной способностью основания в модели Винклера приводит не только к количественным, но и качественным отличиям результатов расчета по сравнению, скажем, с моделью основания в виде однородного упругого полупространства (УПП).

Н.М.Герсеванову это было очевидно, и поэтому он инициировал и возглавил в ВИОС (НИИОСП) разработку методов расчета плит на УПП. Результаты этой работы сведены в сборник [3]. Так, в статье Н.М.Герсеванова и Я.А.Мачерета о нагруженной сосредоточенной силой бесконечно длинной балке на «упругой почве» под балкой авторы понимали балочную плиту, т.е. бесконечную и однородную в одном направлении плиту, работающую в условиях плоской деформации, а под сосредоточенной силой, соответственно, — нагрузку, распределенную с постоянной интенсивностью вдоль прямой линии того же направления. Н.М.Герсеванов и Я.А.Мачерет решают плоскую задачу теории упругости для полуплоскости, используя оригинальное представление напряжений в виде функций комплексного переменного, полученное ранее Н.М.Герсевановым. В качестве граничного условия (помимо отсутствия касательных напряжений) используется уравнение изгиба балки, связывающее перемещение границы с контактными нормальными напряжениями. Решение ищется методом функциональных уравнений и сводится к решению обыкновенного линейного дифференциального уравнения 3-го порядка. При этом очень эффективно используется герсевановское представление обобщенной -функции в виде предела аналитической функции [1]. Достаточно технически сложные построения позволяют представить решение в аналитической форме, доказать его корректность и выписать в конечном виде некоторые ключевые параметры, например изгибающий момент в плите в месте приложения нагрузки. Б.П.Павлов [3] решает ту же задачу несколько иными методами. У него плита задается не уравнением изгиба, а как упругая полоса конечной толщины.

Используется стандартное представление решения плоской задачи теории упругости КолосоваМусхелишвили. Задача сводится к сингулярному интегральному уравнению относительно неизвестной функции распределения контактных напряжений, которое решается методом коллокаций с использованием численного интегрирования. Из-за крайне ограниченных в то время возможностей решения систем линейных уравнений результаты получились достаточно приближенными, но качественно верными.

В работе Б.П.Павлова и Я.А.Мачерета [3], используя разработанные в предшествующих работах методы, решают задачу балки конечной длины. Эту же задачу рассматривает М.И.Горбунов-Посадов, но он использует более простой метод, основанный на представлении контактного давления в виде полинома и интегрировании решения Фламана для упругой полуплоскости. Этот метод восходит к приближенному решению Л.С.Гильманом задачи о жестком штампе и параллельно и независимо развивается также В.А.Флориным [2,4]. Благодаря своей простоте метод полиномов использовался в дальнейшем М.И.Горбуновым-Посадовым для решения не только плоской, но и пространственной задачи (разумеется, Данное приложение содержит текст статьи, опубликованной в журнале Основания, фундаменты и механика грунтов.— 2000.— № 4 [32].

Приложения на основе решения Буссинеска, а не Фламана), т.е. для любых плит [2]. Метод полиномов получил изящное развитие (допускающее в ряде случаев точное решение) в работах П.И.Клубина [4] для плоской и осесимметричной задач и Ю.К.Зарецкого [5] — для круглой плиты при неосесимметричной нагрузке.

Дальнейшее развитие теории расчета конструкций на упругом основании пошло по нескольким направлениям. Одно из них, использующее достаточно общее представление линейно деформируемого основания в виде ядра деформации по Б.Г.Кореневу [6], рассматривается в [1]. Для фундаментных плит, характеризующихся достаточно сложными нагрузками и геометрией, теория развивалась в направлении все большего использования численных методов, и в настоящее время в проектной практике используются в основном общие или специализированные программы конечноэлементного (гораздо реже конечно-разностного) расчета плит. Для МКЭ наиболее удобно использовать винклеровское основание [7], но это не означает, что в рамках конечноэлементного подхода невозможно применять другие модели. Напротив, при помощи итеративного алгоритма Шварца можно рассчитывать плиту на любом, в том числе нелинейном основании. Исходная задача формулируется как задача решения системы уравнений где D — изгибная жесткость плиты; w — осадка плиты и основания; р — нагрузка на плиту; q — отпор грунта (контактное давление); L — оператор, связывающий нагрузку на основание с его осадкой (контактная модель основания).

Эта задача заменяется на решение уравнения где k — коэффициент постели. Задавшись каким-либо начальным значением k, решаем уравнение (2), и по найденным осадкам при том же k находим контактное давление q. По контактной модели находим осадки основания, соответствующие этому давлению и пересчитываем коэффициент постели. Вновь решаем уравнение (2) и т.д. до сходимости по заданному параметру.

Таким образом, на сегодня вопрос методики расчета плит значительно менее актуален, чем вопрос выбора модели основания.

Модели основания. Модель УПП, помимо таких недостатков, как неучет нелинейной деформируемости и трехмерной неоднородности грунтового основания, преувеличивает и его распределительную способность, а также приводит к появлению под краями плиты физически нереальных бесконечных давлений. Поэтому совершенствование этой модели велось в направлении снижения распределительной способности — упругий слой (УС) (К.Е.Егоров и др.), его аппроксимация в виде двухпараметрического основания (М.М.Филоненко-Бородич, П.Л.Пастернак, В.З.Власов), основание с увеличивающимся по глубине модулем (Г.К.Клейн) — или снятия краевых бесконечностей — винклеровский слой на УПП (И.Я.Штаерман). Однако, эти модели, не решая в принципе вопросов нелинейности и неоднородности, не дают удовлетворительного решения и задачи прогноза осадки сооружения одновременно с расчетом плиты. По оценке В.И.Соломина, для расчета плиты следует брать упругий слой примерно вдвое меньшей толщины, чем для расчета осадки.

Для понимания природы этого парадокса нужно обратиться к экспериментам и натурным наблюдениям. Как первые [8, 9], так и вторые [10], показывают, что распределение вертикальных перемещений грунта по глубине в принципе отличается от расчетного по УПП. Значительная часть (для обычных фундаментов и нагрузок порядка двух третей) суммарного сжатия основания, т.е. осадки, концентрируется в тонком слое под фундаментом, а остальная осадка распространяется на значительную глубину, причем деформации в этой части основания соответствуют модулю деформации, значительно превосходящему стандартный нормативный. С ростом нагрузки зона больших деформаций возрастает.

Деление основания на две зоны естественно отождествить с разделением на зоны упругопластических (больших) и упругих (малых) деформаций.

На этой идее основаны предложения по расчету осадок с использованием простейшей упругопластической билинейной модели [9–13]. В работе [10] была предложена модель основания в виде слоя, опирающегося на значительно более жесткое полупространство. Толщина слоя зависит от нагрузки и так называемой структурной прочности грунта (не очень удачный термин, установившийся в отечественной лиПриложения тературе и означающий предел упругости), а модуль деформации слоя получается осреднением по глубине.

Такая модель объясняет парадокс В.И.Соломина, поскольку слой определяет, в основном, распределительную способность основания и только часть общей осадки. Очевидным недостатком этой модели является неучет неоднородности основания в плане, в том числе неоднородности, связанной с нагрузкой. В работах В.Н.Широкова [11] и В.С.Копейкина [13] структурная прочность определяется с учетом всех компонент напряженного состояния, и потому соответствующие методы расчета осадок не отличаются принципиально от методов, основанных на использовании наиболее общих нелинейных моделей грунтов, и мало пригодны для существенно трехмерных задач расчета плит (в том числе и в результате использования нестандартных характеристик).

В работе авторов [12] с учетом специфики задачи сжатие рассматривается как близкое к компрессионному, в расчете участвуют только вертикальные напряжения z и, соответственно, структурная прочность pc соотносится только с этим напряжением. При таком подходе, как будет показано ниже, расчет осадок сильно упрощается и вполне может использоваться в качестве вспомогательной процедуры в расчетах плит.

Без особого ограничения общности осадка какой-либо точки подошвы плиты с координатами в плане {х, у} может быть записана в виде где z — вертикальная координата, возрастающая вниз; zf — координата подошвы; zd = zf + Н — нижняя граница интегрирования (послойного суммирования); Н — глубина сжимаемой толщи; — коэффициент, учитывающий степень боковой стесненности вертикального сжатия грунта; — приращение вертикального нормального напряжения от действия нагрузки на основание; Е — модуль деформации. Три последних величины являются функциями всех трех координат {х, у, z}. Ниже на основе анализа предлагаются способы задания входящих в формулу (3) величин, обеспечивающие оптимальное, на наш взгляд, сочетание простоты и точности расчета.

Глубина сжимаемой толщи в различных методах расчета осадок определяется по-разному.

Наиболее естественно было бы вовсе не ограничивать сжимаемую толщу или ограничить ее снизу кровлей скальных грунтов, осадки которых пренебрежимо малы. Последнее часто удается сделать, но далеко не всегда на практике изыскания доходят до границы скальных пород. Поэтому нормативные методы расчета вводят некоторые условные ограничения сжимаемой толщи. Так, СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» предлагает два метода расчета осадок — с использованием расчетных схем в виде линейно деформируемого полупространства (ЛПП) и линейно деформируемого слоя (ЛС). В ЛПП нижняя граница сжимаемой толщи определяется как глубина, на которой составляет 20% эффективного бытового давления zg, (или 10%, если 20%-я граница попадает в слабый грунт или непосредственно подстилается им). При этом для фундаментов с шириной подошвы более 10 м вычисляется от всей приложенной к основанию нагрузки, а для менее широких фундаментов — от нагрузки за вычетом бытового давления на уровне подошвы (причина такого деления не вполне ясна). Толщина ЛС слабо зависит от нагрузки (изменяется в 1,5 раза при изменении среднего давления по подошве от 0,1 до 0,5 МПа) и, в основном, определяется, песчаное это основание или глинистое. Причина такого выбора еще менее понятна.

В СНиП 2.02.02-85 «Основания гидротехнических сооружений» глубина сжимаемой толщи определяется для фундаментов шириной менее 20 м как по СНиП 2.02.01-83 (при этом не указывается, какой из двух вышеприведенных способов имеется в виду), а для фундаментов шире 20 м по критерию = 50% zg (или 20% при попадании в слабый грунт).

В Euroсоdе-7 понятия сжимаемой толщи (как и послойного суммирования) нет вообще.

Достаточно очевидно, что малые толщины сжимаемых слоев в ЛС и СНиП 2.02.02-85 условны, не отражают реальной картины деформирования основания и потому, даже если они дают удовлетворительные результаты при прогнозе осадок, для расчета плит мало пригодны. Физически достоверный метод расчета осадок не должен сильно зависеть от учета или неучета деформаций на больших глубинах, поскольку деформации там должны быть весьма незначительны. Исходя из этого соображения, в предлагаемом методе Приложения расчета осадок принимаем для ограничения сжимаемой толщи снизу кровлю скалы (если она есть) пли глубину, находимую по 10%-у критерию (причем в последнем случае эта глубина постоянна в плане).

Коэффициент бокового обжатия. В различных нормах также определяется по-разному. В СНиП 2.02.02-85 (если пренебречь путаницей в индексах между п. 7.7 и приложением 3) используется формула компрессионного сжатия, следующая из закона Гука где - коэффициент Пуассона грунта. В методе ЛПП = 0,8, а в ЛС в явном виде этого коэффициента нет, но из табл. 4 приложения 2 СНиП 2.02.01-83 нетрудно убедиться, что в этом методе (по крайней мере, вблизи подошвы фундамента) = 0,5, что, согласно формуле (4), соответствует 0,39.

Обращаясь мысленно к физической картине, отметим, что непосредственно под фундаментом грунт, сцепленный с подошвой, не имеет боковых деформаций, т.е. находится в условиях компрессии. В то же время при удалении от фундамента дополнительные горизонтальные напряжения убывают значительно быстрее, чем вертикальные. Точное распределение установить трудно даже для однородного упругого основания. Мы предлагаем рассчитывать этот коэффициент по приближенной формуле где c - «компрессионный» коэффициент, определяемый по формуле (4); u — коэффициент на бесконечности; — коэффициент рассеяния вертикального напряжения от равномерной нагрузки, приложенной к поверхности основания в пределах подошвы фундамента (см. приложение 2 СНиП 2.02.01-83).

Эта формула проверялась сопоставлением с решениями теории упругости для жесткого плоского штампа, сцепленного с однородным УПП. На рис.1, а дается сравнение с решением В.М.Абрамова [4] для случая плоской задачи. В этом случае на бесконечности имеет место плоское одноосное сжатие и u = 1 – 2.

На рис. 1, б рассматривается осесимметричная задача. Здесь решение получено численно с учетом как нормальных, так и касательных контактных напряжений и смещений методом поверхностных граничных элементов (ПГЭ) — аналогом метода Жемочкина — и для контроля сопоставлено с точным решением [14] по осадке штампа (погрешность оказалась в пределах 1%). В осесимметричном случае из решения Буссинеска для сосредоточенной силы и из расчетов для штампа следует, что u = 1 + (1 2 ) / 3.

На обоих графиках показаны точки, соответствующие области основания, лежащей под штампом на глубину до 10 его ширин (диаметров). Видно, что при всех коэффициентах Пуассона приближение (5) вполне удовлетворительное и дает, как правило, некоторый запас, т.е. за счет некоторого преувеличения приводит к незначительному завышению осадок, подсчитываемых по формуле послойного суммирования (3).

Распределение дополнительных напряжений от нагрузки должно в принципе учитывать неоднородность основания, его нелинейную деформируемость и т.д. Однако для большинства реальных случаев вполне удовлетворительное приближение дает расчет вертикальных нормальных (но не прочих!) напряжений по формуле Буссинеска для сосредоточенной силы на УПП. Для оценки погрешности этой гипотезы в рамках предлагаемого метода расчета осадок приведем два сравнения.

Рис. 1. Сопоставление предлагаемого коэффициента бокового обжатия с расчетным по решению плоской (а) и осесимметричной (б) задач о жестком штампе, сцепленном с упругим Один из наиболее выраженных случаев неоднородности — слой, сцепленный с абсолютно жестким подстиланием. В этом случае у подошвы слоя по оси сосредоточенной нагрузки имеет место концентрация напряжений, т.е. увеличение z примерно на 50% по сравнению с решением Буссинеска [15]. Однако, наряду с этим там же имеет место значительно большее (относительно) изменение горизонтальных напряжений (за счет сцепления с подстиланием), так что результирующие деформации по закону Гука отнюдь не возрастают. На рис. 2 показано сопоставление решений упругой задачи о круглом штампе на конечном слое и решения той же задачи по предлагаемому методу. Первое решение было получено МКЭ, а второе — методом ПГЭ с учетом только вертикальных контактных давлений и расчетом осадок по формуле (3).

Напряжения при этом рассчитывались по Буссинеску, —- по формуле (4) с указанными выше для случая осесимметричной задачи значениями параметров, Н принималась равной толщине слоя. Видно, что, несмотря на концентрацию z, расчетные осадки по предлагаемому методу будут больше, а не меньше теоретических упругих. При этом различие намного меньше 50%. Исключение составляет случай = 0,5, где различие очень большое, но этот случай не поддается расчету при помощи стандартной программы МКЭ. Реально расчет МКЭ производился при = 0,499, а точность его вызывает большие сомнения. При больших толщинах слоя на решении МКЭ, видимо, отрицательно сказывался конечный размер расчетной области по горизонтали (5 радиусов штампа). Из сопоставления с точным решением для УПП [13], показанным на этом же графике слева стрелками, видно, что решение по предлагаемому методу несколько завышает осадки (что идет в запас прочности), а решение МКЭ, напротив, занижает их.

Приложения Рис. 2. Зависимость безразмерной осадки W = wE/pR круглого жесткого идеально шероховатого штампа от толщины упругого слоя. Точки — расчет МКЭ; линии — расчет по предлагаемому методу; стрелками показаны точные решения для полупространства Рис. 3. Сопоставление осадок неоднородного основания по решению МКЭ (1) и предлагаемому Следующий пример — слоистое основание, где модуль деформации изменяется с глубиной немонотонно (уменьшение модуля с глубиной приводит к наибольшим отличиям истинного распределения z от буссинесковского). Параметры основания приведены на рис. 3. Радиус штампа 10 м. Вновь осадка по предлагаемому методу (решение получено идентичным вышеописанному способом) больше конечноэлементной. Но распределение осадок основания по глубине на двух вертикалях (находящихся на расстоянии 2 м и 9.5 м от оси штампа) демонстрирует близость обоих решений (см. рис. 3), причем в решении МКЭ влияние неоднородности даже менее выражено.

Модуль деформации в данном контексте — это ключевой элемент модели, то, что связывает модель основания с моделями грунтов. Послойное суммирование допускает в принципе произвольную нелинейную связь между напряжениями и деформациями. Однако, учитывая желательность использования стандартных характеристик грунтов, для формулы (3) лучше всего подходит билинейная модель (термин введен В.Н.Широковым), которая формулируется следующим образом:

где z=0+ — действующее после приложения нагрузки вертикальное напряжение в массиве; 0 — начальное напряжение (до приложения нагрузки, но уже после отрывки котлована под фундамент); Еe, Еep — упругий и упруго-пластический модули деформации; µ=Eep/Ee.

Упругий модуль (модуль разгрузки) превосходит упругопластический в 5...10 раз, т.е. коэффициент µ = 0,1...0,2. Так называемый «штамповый» модуль Е0, который и в СНиП 2.02.01-83, и в СНиП 2.02.02- считается основным (и к нему при помощи коэффициентов Агишева-Игнатовой приводятся «компрессионные» модули), в рамках модели (6) оказывается величиной промежуточной между Еe и Еep, причем он тем ближе к первому, т.е. тем больше, чем выше значение структурной прочности рc вблизи подошвы штампа.

Это объясняет, на наш взгляд, почему коэффициенты Агишева-Игнатовой увеличиваются с ростом плотности грунта. Причина чрезвычайно большой величины этих коэффициентов заключается, на наш взгляд, в занижении на практике «компрессионных» модулей из-за:

— завышения измеряемых деформаций по штампу одометра по сравнению с «истинными», которые можно измерить в центре образца;

— завышения расчетных значений коэффициента Пуассона, что приводит к занижению участвующего в определении модуля коэффициента ).

Однако сейчас имеющихся материалов для оценки Еep недостаточно, и естественным решением будет принять Еep = Е0. Для замыкания модели остается только выбор рc. Простейший такой выбор сделан в СНиП 2.02.02-85, где послойное суммирование ведется в рамках билинейной модели в предположении, что структурная прочность совпадает с природным давлением.

Имеются также предложения связать pc с сопротивлением сдвигу [9, 13]. Не оценивая этих предложений по существу, отметим, что в рамках подхода, использующего только вертикальные напряжения, реализовать их невозможно. Поэтому структурную прочность естественно отождествить с давлением предуплотнения, которое определяется в компрессионных испытаниях методом Казагранде [16].

В западней литературе давление предуплотнения обычно связывают со степенью переуплотнения OCR и природным давлением Однако этот коэффициент непостоянен в пределах слоя (инженерно-геологического элемента) и потому не может в действительности считаться характеристикой грунта. Если следовать рассуждениям Л.Бьеррума [17], рc следует представлять в виде где R — некоторый коэффициент, связанный с возрастом депозита, pc — давление переуплотнения, связанное с максимальными давлениями, действовавшими на грунт в течение истории его формирования. Эти величины постоянны в пределах ИГЭ и могут считаться параметрами грунта. Как Приложения показывают многие полевые измерения, коэффициент R близок к 1, и это уменьшает число реальных параметров модели.

Сопоставление с данными натурных измерений проведено с использованием результатов работ, выполненных в лаборатории механики грунтов НИИОСП под руководством К.Е.Егорова. Рассмотрено сооружений с круглыми, кольцевыми и прямоугольными фундаментными плитами. Часть результатов приведена на рис. 4. Сопоставительные расчеты проводились тремя способами: по нормативным моделям ЛПП и ЛС и по предлагаемой билинейной модели. При этом расчет по ЛПП велся с отступлением от СНиП — дополнительные напряжения вычислялись от нагрузки за вычетом бытового давления на уровне подошвы, т.е. как для малых фундаментов. Расчет по предлагаемой модели проводился с использованием всех вышеописанных допущений при следующих значениях расчетных параметров: с = 0,8; u = 1;

µ = 0,12; pc = 50 кПа для глинистых грунтов и pc = 0 для песков. Расчеты по ЛПП и ЛС велись по методике СНиП с тем отличием, что для ЛПП осадка подсчитывалась не в центре фундамента, а в точке, лежащей посередине между центром и краем (углом). По предлагаемому методу расчет производился как для жесткого штампа по программе SETTLE методом ПГЭ.

Все измеренные и расчетные значения осадок можно разбить на две группы: осадки обычных зданий и сооружений до 150 мм (если Останкинскую башню с осадкой 65 мм считать обычным сооружением) и осадки реакторных отделений АЭС порядка 400 мм. Это разделение хорошо видно на рисунке. Следует отметить, что приводимые ниже статистические характеристики для обеих групп результатов близки по всем методам расчетов.

Рис.4. Сопоставление измеренных осадок Sm с расчетными Sc по методам o — линейнодеформируемого полупространства (1); x — линейно-деформируемого слоя (2); — послойного Для статистической оценки в качестве меры точности (неточности) рассматриваемых методов бралось соотношение расчетной и измеренной осадок S = Sc / Sm. Оказалось, что для первого нормативного метода (ЛПП) среднее значение этой величины S = 1,162, ее дисперсия d = 0,345, а вариация V = d / S = 0,297. Для второго нормативного метода (ЛС) S = 0,679, d = 0,096, V = 0,141. Наконец, для предлагаемого метода (билинейная модель) S = 1,052, d = 0,131, V = 0,125.

Как видим, метод ЛПП несколько переоценивает осадку (если бы мы в расчете использовали полную нагрузку на основание, как рекомендуют СНиП, эта переоценка была бы очень значительной), но основной дефект этого метода расчета осадки состоит в очень большом разбросе его результатов. Более серьезные претензии к методу ЛС, который систематически занижает осадки, причем с ростом осадок эта тенденция нарастает. Для нормативного метода расчета неконсервативность оценок — очень существенный недостаток. Наконец, предлагаемый метод наиболее точен и в то же время в наименьшем числе случаев недооценивает осадку. О его преимуществах с точки зрения расчета плит говорилось выше.

Подводя итоги, отметим, что предложенный метод расчета может использоваться не только для компьютерных вычислений, но и для «ручных» расчетов осадок (подобно нормативным методам).

Очевидно, что совершенствовать этот метод можно по многим направлениям, особенно в том, что касается модели грунта и определения ее параметров (здесь следует отметить, что необходимость совершенствования выбора характеристик грунтов и методов их определения носит значительно более общий характер). Применительно к расчету плит следует исследовать возможность ограничения краевых контактных напряжений, т.е., видимо, как-то учесть конечную сдвиговую прочность грунта.

В заключение авторы выражают искреннюю благодарность В.Ф.Александровичу, А.Н.Власову и А.Т.Скороходову за помощь в проведении расчетов и обработке их результатов, а также М.Л.Дохнянскому, собравшему исходные данные для проведения сопоставительных расчетов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Травуш В.И. Функциональные прерыватели Герсеванова и расчет конструкций на упругом основании // Основания, фундаменты и механика грунтов.— 2000, №4.— С.18–23.

2. Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. — М.: Стройиздат, 1984.

3. Расчет балки на упругом основании без гипотезы Циммермана-Винклера / Сб. трудов НИС Фундаментстроя. — М.—Л. ОНТИ, 1937.

4. Флорин В.А. Основы механики грунтов.— Т.1. — Л.—М.: Госстройиздат, 1959.

5. Зарецкий Ю.К. Об обобщении метода П.И.Клубина решения плоской контактной задачи // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1974. — №2.

6. Коренев Б.Г. Вопросы расчета балок и плит на упругом основании.— М.: Госстройиздат, 1954.

7. Федоровский В.Г., Безволев С.Г., Дунаева О.М. Методика расчета фундаментных плит на нелинейно деформируемом во времени основании // Нелинейная механика грунтов: Тр. IV Рос. конф. —т.1.— С.-Петербург, 1993.

8. Ефремов М.Г., Коновалов П.А., Михеев В.В. К вопросу о распределении послойных деформаций грунта в сжимаемой толще глинистых и песчаных оснований (по материалам полевых испытаний).

// Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1963. — №6.

9. Далматов Б.И., Чикишев В.М. Определение осадок фундаментов с учетом изменения модуля деформации глинистого грунта в зависимости от напряженного состояния. // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1984. — №1.

10. Федоровский В.Т., Дохнянский М.Л. Осадки круглых и кольцевых фундаментов: прогноз и сопоставление с данными натурных наблюдений // Тр. II Балт. конф. по мех. гр. и фундаментостроению. — т.2. — Таллин, 1988.— С.99–106.

11. Широков В.Н., Мурашев А.К. Расчет осадок оснований с учётом структурной прочности грунтов.

// Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1988. — №5. — С.21–23.

12. Безволев С.Г., Федоровский В.Г., Александрович В.Ф. Совершенствование расчета осадок оснований методом послойного суммирования // Гидротехническое строительство. — 1991. — №10.

13. Копейкин В.С., Сидорчук В.Ф. Расчет осадок фундаментов с учетом влияния НДС на характеристики деформируемоста грунта // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1993. — №4. — С.8–13.

Приложения 14. Соловьев Л.Ю., Соловьев Ю.И. Распределение напряжений при действии на упругое полупространство сцепленного с ним кругового штампа // Изв. вузов. Строительство.— 1995. — №5. — С. 22–26.

15. Giroud J. P. Таbles pour 1е са1cul des fondations. —t. 1. — Paris, 1972.

16. Тейлор Д. Основы механики грунтов. — М.: Госстройиздат, 1960.

17. Вjerrum L. Ргоblems of soil mechanics and construction on soft clays // Ргос. VIII ICSMFE.—V.3. — Mosсow, 1973. — Р.111–159.

11. Литерат ура [1] ГОСТ 21.501-93 (ДСТУ Б А.2.4-7-95). Система проектной документации для строительства. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей.

[2] ГОСТ 21.101-97 (ДСТУ Б А.2.4-4-99). Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации.

[3] ДБН 362-92. Оценка технического состояния стальных конструкций эксплуатируемых производственных зданий и сооружений / Госстрой Украины.— К.: Укрархстройинформ, 1993.— 46 с.

[4] Залесов А.С., Кодыш Э.Н., Лемыш Л.Л., Никитин И.К. Расчет железобетонных конструкций по прочности, трещиностойкости и деформациям. — М.: Стройиздат, 1988. — 320 с.

[5] Инструкция по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий / НИИЖБ. — М.: Стройиздат, 1961.— 112 с.

[6] Карпиловский В., Криксунов Э., Перельмутер А., Перельмутер М., Трофимчук А. SCAD для пользователя. — К: ВПП «КОМПАС», 2000.— 328 с.

[7] Карпиловский В., Криксунов Э., Перельмутер А., Перельмутер М. Формирование сечений и расчет их геометрических характеристик. — К: ВПП «КОМПАС», 2000.— 76 с.

[8] Металлические конструкции. Справочник проектировщика. / Под ред. Н.П. Мельникова.— 2-е изд.— М.: Стройиздат, 1980.— 776 с.

[9] Металлические конструкции. — Т.1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для вузов / В.В. Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филиппов, Г.И. елый, Л.В.Енджиевский, И.И.Крылов, Я.И.Ольков, В.Ф.Сабуров.— М.: Высшая школа, 1977.— 527 с.

[10] Перельмутер А.В., Гильденгорн Л.А. О классификации стальных конструкций / Строительная механика и расчет сооружений. —1990. —№3. —с.67–70.

[11] Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84*) / ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1986.— 188 с.

[12] Пособие по проектированию жилых зданий. —Вып. 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85) / ЦНИИЭП жилища Госкомархитектуры.— М.: Стройиздат, 1989.— 304 с.

[13] Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*) / ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.— 148 с.

[14] Проектирование железобетонных конструкций: Справ. пособие / А.Б.Голышев, В.Я.Бачинский, В.П.Полищук, А.В.Харченко, И.В.Руденко; Под ред. А.Б.Голышева.— 2-е изд., перераб. и доп.— К.:

Будивэльнык, 1990.— 544 с.

[15] Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения) / ГПИ Ленингр., Промстройпроект Госстроя СССР, ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР.— М.: Стройиздат, 1978.— 175 с.

[16] СНиП II-23-81*. Стальные конструкции: Нормы проектирования / Минстрой России.— М.: ГП ЦПП, 1996.— 96 с.

[17] СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Минстрой России.— М.: ГП ЦПП, 1996.— 44 с.

[18] СНиП 53-01-96. Стальные конструкции: Проект ЦНИИСК им. Кучеренко, ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова, УкрНИИпроектстальконструкция, Энергосетьпроект и МИСИ им.

Куйбышева.— М., 1991.

[19] СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции: Строительные нормы и правила / Минстрой России.— М.: ГП ЦПП, 1996.— 77 с.

[20] СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР.— М.: Стройиздат, 1983.— 136 с.

[21] СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника / Госстрой СССР.— М.: Стройиздат 1982.— 40 с.

[22] СП 53-101-96. Общие правила проектирования элементов стальных конструкций и соединений: Проект Литература ЦНИИСК им. Кучеренко.— М., 1995.

[23] Design Handbook for Braced or Non-Sway Steel Buildings according Eurocode 3 (First Edition).— Brussels (Belgium): ECCS.— №85.— 1996.— 227 p.

[24] ENV 1993-1-1. Eurocode 3: Design of steel structures.— Part 1.1: General rules and rules for buildings.— Brussels (Belgium): CEN, 1992.— 344 p.

[25] ENV 1993-1-1/pr A2. Design of steel structures.— Part 1.1: General rules and rules for buildings. Revised annex J: Joints in building frames.— Brussels (Belgium): CEN, 1994.— 70 p.

[26] Essentials of Eurocode 3: Design Manual for Steel Structures in Building (First Edition).— Brussels (Belgium): ECCS.— №65.— 1991.— 60 p.

[27] Examples to Eurocode 3 (First Edition).— Brussels (Belgium): ECCS.— №71.— 1993.— 114 p.

[28] Morel J. Calcul des structures metalliques selon l’EUROCODE 3.— Editions Eyrolles.— Paris, 1994.— 331 p.

[29] SCI-P-117. Design Procedures to C-EC3 — Concise Eurocode 3 for the Design of Steel Buildings in the United Kingdom.— Ascot (UK): Steel Construction Institute.— 1994.— 25 p.

[30] SCI-P-145. Interim Guidance on the use of Eurocode 3: Part 1.1 for European Design of Steel Building Structures (included a review of NADs available at 1.1.95).— Ascot (UK): The Steel Construction Institute.— 1995.— 109 p.

[31] СНиП II-21-75. Бетонные и железобетонные конструкции.— М.: Стройиздат.— 1976.— 89 с.

[32] В.Г.Федоровский, С.Г.Безволев. Прогноз осадок фундаментов мелкого заложения и выбор модели основания для расчета плит // Основания, фундаменты и механика грунтов.— 2000.— № 4.— С. 1018.

[33] Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения) / ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР.— М.:

Стройиздат, 1978.— 321 с.

[34] Железобетонные конструкции с арматурой классов А500С и А400С /Территориальные строительные нормы г. Москвы / ТСН 102- [35] Мурашев В.И., Сигалов Э.Б., Байков В.Н. — Железобетонные конструкции. — М.: Госстройиздат, 1962.— 660 с.

[36] Рекомендации по проектированию стальных закладных деталей для железобетонных конструкций, НИИЖБ Госстроя СССР.— М.: Стройиздат, 1984— 87с.

[37] ГОСТ 12.1.005-88 (1991). Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны — М.:

Госстандарт СССР, 1988.

[38] СНиП 2.03.13-88. Полы /Госстрой СССР.—М.:Стройиздат, 1988.— 27с.

[39] ДБН В.2.6-14-97. Конструкції будинків та споруд. Покриття будівель і споруд.

[40] СНиП 2.08.01-85 Механизация строительного производства. Рельсовые пути башенных кранов. — М.:

Госстрой СССР, 1985.

[41] ГОСТ 26020-83 Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Сортамент. — М.:

Госстандарт СССР, 1983.

[42] ГОСТ 8239-89 Двутавры стальные горячекатанные. Сортамент. — М.: Госстандарт СССР, 1989.

[43] ГОСТ 8240-89 Швеллеры стальные горячекатанные. Сортамент. — М.: Госстандарт СССР, 1989.

[44] ГОСТ 8510-86* Уголки стальные горячекатаные неравнополочные. Сортамент. — М.:

Госстандарт СССР, 1986.

[45] ГОСТ 1759.4-87 Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний. — М.:

Госстандарт СССР, 1987.

[46] ГОСТ 27001- [47] ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент. — М.: Госстандарт СССР, 1993.

Для заметок