Нагрузки на сваи в ростверке_v1.2
ВЕРСИИ
v1.2 Исправлена ошибка при определении координат центра тяжести ростверка для произвольного случая расположения начала координат. Добавлено в дополнение к текстовому так же графическое описание правила знаков, снова спасибо toca_mc. Немного перекрашены ячейки. Добавлено readme к каждой версии.
v1.1 Добавлен учёт изгибающего момента от несовпадения центра тяжести куста свай и центра тяжести ростверка (ЦТК и ЦТР). Исправлено описание, размерности строго тс, тс*м, м. Графическая схема дополнена. Продолжаю искать ошибки в вычислениях с вашей помощью. В архиве обе версии калькулятора.
v1.0 Программа создана для себя и коллег руками и головами shakaluka и ariarchitect. Возможны ошибки и неточности, которые мы с удовольствием исправим по мере сил. Большое спасибо toca_mc за то, что вдохновил размещением своего калькулятора тут: https://dwg.ru/dnl/14494. В архиве сам калькулятор c заполненными данными из примера, заготовка расчетной схемы для примера и текстовое описание в .doc
РАСЧЕТНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ АКТУАЛЬНОЙ ВЕРСИИ
1. Расчет производится строго по формуле (7.3) из пункта 7.1.12 СП 24.13330.2011, ростверк предполагается жёстким, распределение нагрузок на сваи исключительно исходя из геометрических параметров куста и приложенных внешних сил. Разная жесткость работы свай на вдавливающую нагрузку и на выдергивание так же не учитывается;
2. Расчет позволяет собрать нагрузки при произвольном расположении свай в кусте, а так же при произвольном количестве и расположении колонн или стоек на ростверке;
3. Расчет учитывает вес свай по предполагаемой длине тела сваи в грунте (l) и по габариту (d). Вес точно рассчитывается для квадратной железобетонной сваи со стороной (d). Для круглых свай в поле (d) можно вписать фиктивную величину равную диаметру свай с повышающим коэффициентом 1,13;
4. Расчет учитывает вес железобетонного ростверка с учётом высоты (h) и габаритов. Габариты ростверка программа считает автоматически, считая его строго прямоугольным. Алгоритм находит сваи с наименьшими и наибольшими координатами по каждой из осей, добавляет половину габарита (d) и величину защитного слоя (c) и вычисляет площадь получившегося прямоугольника. Для подавляющего большинства реальных ростверков такого подхода достаточно и избыточного перегруза свай не возникает;
5. Расчет позволяет учитывать для каждой опоры полный спектр реакций, за исключением крутящего момента вокруг оси опоры. Учтен так же дополнительный момент от сил Q на высоте ростверка (h). Учтён дополнительный момент от несовпадения центра тяжести ростверка и куста свай (ЦТР и ЦТК). Все нагрузки перераспределяются и воспринимаются сваями исключительно в как продольное усилие, изгиб и сдвиг ствола не рассматриваются;
6. Правило знаков для N: положительной является сжимающая сила. Правило знаков для Q: положительной является сила, совпадающая по направлению с соответствующей координационной осью схемы. Правило знаков для M: положительный момент, вращая соответствующую ось, создаёт сжатие в сваях первой координатной четверти, то есть догружает их.
ИНСТРУКЦИЯ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ АКТУАЛЬНОЙ ВЕРСИИ
1. Поля программы, отмеченные зелёным – для ввода исходных данных. Оранжевые поля дают промежуточные результаты, которые либо могут быть полезны проектировщику либо были созданы для упрощения написания формул как промежуточный этап вычислений. Голубые поля отображают искомые результаты. Номера свай и стоек вводить не обязательно, но так удобнее;
2. Работу необходимо начинать с создания расчетной схемы в графическом редакторе или на бумаге. Схема должна содержать точки расположения свай и точки расположения опор на ростверке. В схему необходимо ввести систему координат, начало координат (X0,Y0) можно расположить в любой точке пространства, однако, это удобно сделать в центре одной из свай или опор. Причём если выбрать начало координат так, чтобы все сваи и опоры находились в одной координатой четверти, то интуитивно проще задавать исходные данные и анализировать результаты;
3. Вводятся координаты всех опор (Xci,Yci) от начала координат и значения опорных реакций в этих точках (Mxi,Myi,Ni,Qxi,Qyi), правило знаков смотри выше;
4. Вводятся координаты всех свай (Xpi,Ypi) от начала координат;
5. Вводится предполагаемая длина тела сваи в грунте (l), защитный слой сваи в составе ростверка (с), размер квадратной свай (d) или фиктивный размер круглой сваи, вводится высота ростверка (h)
6. Размерности для сил – (тс), для моментов – (тс*м), для размеров – (м). Другие размерности дадут ошибку в части учёта собственного веса свай и ростверков, поскольку в формулу заведён объёмный вес железобетона 2,5 тс/м3.
v1.2 Исправлена ошибка при определении координат центра тяжести ростверка для произвольного случая расположения начала координат. Добавлено в дополнение к текстовому так же графическое описание правила знаков, снова спасибо toca_mc. Немного перекрашены ячейки. Добавлено readme к каждой версии.
v1.1 Добавлен учёт изгибающего момента от несовпадения центра тяжести куста свай и центра тяжести ростверка (ЦТК и ЦТР). Исправлено описание, размерности строго тс, тс*м, м. Графическая схема дополнена. Продолжаю искать ошибки в вычислениях с вашей помощью. В архиве обе версии калькулятора.
v1.0 Программа создана для себя и коллег руками и головами shakaluka и ariarchitect. Возможны ошибки и неточности, которые мы с удовольствием исправим по мере сил. Большое спасибо toca_mc за то, что вдохновил размещением своего калькулятора тут: https://dwg.ru/dnl/14494. В архиве сам калькулятор c заполненными данными из примера, заготовка расчетной схемы для примера и текстовое описание в .doc
РАСЧЕТНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ АКТУАЛЬНОЙ ВЕРСИИ
1. Расчет производится строго по формуле (7.3) из пункта 7.1.12 СП 24.13330.2011, ростверк предполагается жёстким, распределение нагрузок на сваи исключительно исходя из геометрических параметров куста и приложенных внешних сил. Разная жесткость работы свай на вдавливающую нагрузку и на выдергивание так же не учитывается;
2. Расчет позволяет собрать нагрузки при произвольном расположении свай в кусте, а так же при произвольном количестве и расположении колонн или стоек на ростверке;
3. Расчет учитывает вес свай по предполагаемой длине тела сваи в грунте (l) и по габариту (d). Вес точно рассчитывается для квадратной железобетонной сваи со стороной (d). Для круглых свай в поле (d) можно вписать фиктивную величину равную диаметру свай с повышающим коэффициентом 1,13;
4. Расчет учитывает вес железобетонного ростверка с учётом высоты (h) и габаритов. Габариты ростверка программа считает автоматически, считая его строго прямоугольным. Алгоритм находит сваи с наименьшими и наибольшими координатами по каждой из осей, добавляет половину габарита (d) и величину защитного слоя (c) и вычисляет площадь получившегося прямоугольника. Для подавляющего большинства реальных ростверков такого подхода достаточно и избыточного перегруза свай не возникает;
5. Расчет позволяет учитывать для каждой опоры полный спектр реакций, за исключением крутящего момента вокруг оси опоры. Учтен так же дополнительный момент от сил Q на высоте ростверка (h). Учтён дополнительный момент от несовпадения центра тяжести ростверка и куста свай (ЦТР и ЦТК). Все нагрузки перераспределяются и воспринимаются сваями исключительно в как продольное усилие, изгиб и сдвиг ствола не рассматриваются;
6. Правило знаков для N: положительной является сжимающая сила. Правило знаков для Q: положительной является сила, совпадающая по направлению с соответствующей координационной осью схемы. Правило знаков для M: положительный момент, вращая соответствующую ось, создаёт сжатие в сваях первой координатной четверти, то есть догружает их.
ИНСТРУКЦИЯ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ АКТУАЛЬНОЙ ВЕРСИИ
1. Поля программы, отмеченные зелёным – для ввода исходных данных. Оранжевые поля дают промежуточные результаты, которые либо могут быть полезны проектировщику либо были созданы для упрощения написания формул как промежуточный этап вычислений. Голубые поля отображают искомые результаты. Номера свай и стоек вводить не обязательно, но так удобнее;
2. Работу необходимо начинать с создания расчетной схемы в графическом редакторе или на бумаге. Схема должна содержать точки расположения свай и точки расположения опор на ростверке. В схему необходимо ввести систему координат, начало координат (X0,Y0) можно расположить в любой точке пространства, однако, это удобно сделать в центре одной из свай или опор. Причём если выбрать начало координат так, чтобы все сваи и опоры находились в одной координатой четверти, то интуитивно проще задавать исходные данные и анализировать результаты;
3. Вводятся координаты всех опор (Xci,Yci) от начала координат и значения опорных реакций в этих точках (Mxi,Myi,Ni,Qxi,Qyi), правило знаков смотри выше;
4. Вводятся координаты всех свай (Xpi,Ypi) от начала координат;
5. Вводится предполагаемая длина тела сваи в грунте (l), защитный слой сваи в составе ростверка (с), размер квадратной свай (d) или фиктивный размер круглой сваи, вводится высота ростверка (h)
6. Размерности для сил – (тс), для моментов – (тс*м), для размеров – (м). Другие размерности дадут ошибку в части учёта собственного веса свай и ростверков, поскольку в формулу заведён объёмный вес железобетона 2,5 тс/м3.
Комментарии
Авторизоваться
Если имеете интерес к доработке и модификации, напишите в ЛС, я вышлю код. Если будет много запросов - опубликую код в описании, а пока пусть будет, чтобы не поломалось нечаянно.
Хотя, может, я и не прав...
Нагрузка внешняя
№ X(м) Y(м) N(тс) Mx Мy a (м) b (м)
1 3,5 -0,2 10 -8 -9 0,4 0,4
2 0,4 1,7 20 10 11 0,4 0,4
3 2,9 3,3 -30 12 13 0,4 0,4
Итоги:
Номер Тип X (м) Y (м) a (м) b (м) Закреп Упруг Нагрузка
1 Свая 0 0 0,4 0,4 Жёсткое 489600 0,73
2 Свая 0 2,4 0,4 0,4 Жёсткое 489600 11,11
3 Свая 1,2 0 0,4 0,4 Жёсткое 489600 0,26
4 Свая 1,2 1,2 0,4 0,4 Жёсткое 489600 -0,34
5 Свая 1,2 2,4 0,4 0,4 Жёсткое 489600 2,93
6 Свая 1,2 3,6 0,4 0,4 Жёсткое 489600 1,81
7 Свая 2,4 0 0,4 0,4 Жёсткое 489600 1,04
8 Свая 2,4 1,2 0,4 0,4 Жёсткое 489600 -1,52
9 Свая 3,6 1,2 0,4 0,4 Жёсткое 489600 -2,8
10 Свая 3,6 2,4 0,4 0,4 Жёсткое 489600 -13,22
Прогнал ваш пример с использованием программы Плита версия 5.1. Ввод Поперечных нагрузок Qxi и Qyi программой не предусматривается.
Нагрузка внешняя
№ X(м) Y(м) N(тс) Mx Мy a (м) b (м)
1 3,5 -0,2 10 -8 -9 0,4 0,4
2 0,4 1,7 20 10 11 0,4 0,4
3 2,9 3,3 -30 12 13 0,4 0,4
Итоги:
Номер Тип X (м) Y (м) a (м) b (м) Закреп Упруг Нагрузка
1 Свая 0 0 0,4 0,4 Жёсткое 489600 0,73
2 Свая 0 2,4 0,4 0,4 Жёсткое 489600 11,11
3 Свая 1,2 0 0,4 0,4 Жёсткое 489600 0,26
4 Свая 1,2 1,2 0,4 0,4 Жёсткое 489600 -0,34
5 Свая 1,2 2,4 0,4 0,4 Жёсткое 489600 2,93
6 Свая 1,2 3,6 0,4 0,4 Жёсткое 489600 1,81
7 Свая 2,4 0 0,4 0,4 Жёсткое 489600 1,04
8 Свая 2,4 1,2 0,4 0,4 Жёсткое 489600 -1,52
9 Свая 3,6 1,2 0,4 0,4 Жёсткое 489600 -2,8
10 Свая 3,6 2,4 0,4 0,4 Жёсткое 489600 -13,22
Вышлю результаты полного расчета в формате Word, если укажете адрес.
1. Плита 5.1 кроме Qxi и Qyi не учитывает ещё собственный вес свай, а так же ростверка. Этот вывод я сделал при решении статического уравнения, где сумма проекций всех сил на вертикальную ось равна нулю. В Вашем решении она действительно равна нулю, а значит никаких вертикальных нагрузок, кроме вбитых внешних сил нет. Внешние силы специально выбраны такими, чтобы давать нулевую суммарную проекцию. Кстати, не знаю, как вы в Плите 5.1 это посчитали, моя DEMO-версия при суммарной нулевой вертикальной силе ругается и не считает задачу, пришлось одну из N задавать с мизерным хвостиком после запятой.
2. В Плите 5.1 немного другое нежели в моём калькуляторе правило знаков. Это видно при задании нагрузок в интерфейсе программы и это важно. Для конкретного примера Вам необходимо сменить знаки момента Мxi на противоположные, чтобы получилось 8, -10 и -12.
3. В Вашем решении использован другой порядок нумерации сваи, что само по себе, конечно, на решение не влияет, просто чуть затруднило сверку.
4. У меня нет лицензии на Плиту 5.1, я воспользовался DEMO-версией, которая не дает решение, но в отчёте есть некоторые полезные цифры, так, например, суммарная вертикальная нагрузка и суммарные моменты Mx и My относительно центра тяжести всего куста у меня и в Плите 5.1 получились абсолютно идентичные.
Очень хотел бы разобраться и найти ошибку, если такая есть. Адрес почты скинул в личные сообщения. Ещё раз спасибо.
Описание подробно представлено в инструкции. Согласен, удобно было бы видеть всё на чертеже, с радостью выслушаю Ваши предложения и дополню.
Ну если Вы технарь, то тогда, как бы должны выполнять требования ГОСТ ЕСКД и СПДС. А что там говорится о сокращениях по тексту и в графике? Даже близкое сокращение по смыслу в табл. А.1, ГОСТ 2.316-2009 "ЕСКД Правила нанесения надписей, технических требований и таблиц на графических документах. Общие положения" словосочетание "Центр масс" может быть представлено как "Ц.М.". А в табл. Е.1, в п.3.2., ГОСТ Р 21.1101-2013 "СПДС Основные требования к проектной и рабочей документации" - там и похожего нет. Так же как и в др. стандартах СПДС, ЕСКД - допускающих сокращения.
Так что пишите понятно-развернуто вместо аббревиатур: НК, ЦТК, ГТС, или же рядом с ними, а не где-то в Ваших "Предпосылках" и "Инструкции".
Экспликация свай, где с их условным обозначением есть и др. необходимая инфа к ним, - употребляется в техдокументации без регламентации стандартами, но дополняющая понимание по типу и виду, возможно их конструкции и положение уровня головы (арматурных выпусков). Дополняет чтение чертежа и понимание примененных конструкций также Спецификации, да и стандарты СПДС, подобно ГОСТ 21.502-2007 "Правила выполнения проектной и рабочей документации металлических конструкций", ГОСТ 23009-78 "Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Условные обозначения (марки)".
Всегда важно быстро и правильно понять изложенное автором, потому и существуют стандарты.
Я когда-то "плотно" занимался данной методикой. В общем, методика СНиП (СП) работает при симметричном расположении свай в кусте. Стоит какой-то свае получить смещение (т.е. положение свай становится несимметричным относительно центральных осей Х и У проходящих через ц.т. свай) и формула внецентренного сжатия теряет актуальность.
В этом случае необходимо искать угол поворота главных осей свай (начало их остаётся в центре тяжести), приводить нагрузки к этим осям (Х' и Y' назовём их так) и только потом использовать формулы внецентренного сжатия определять нагрузки на каждую сваю.
Есть наработки, если Вам интересно пишите.
С уважением, Олег.