Задание сейсмики в SCAD

Часто при получении технического задания на проведение расчета фигурирует условие, согласно которому проектируемую конструкцию необходимо подобрать или проверить по прочности, деформативности и устойчивости с учетом сейсмического воздействия. В текущей постановке задачи, сделать это совсем несложно, например, используя в качестве расчетного программный комплекс SCAD. Ранее уже была представлена статья с аналогичной тематикой, но в рамках программного комплекса ЛИРА-САПР. О том, как осуществить задание сейсмики в SCAD, пойдет речь в текущей статье.

Нюансы в подготовке расчетной схемы

Чтобы правильно применить сейсмику к расчетной схеме, необходимо уточнить несколько нюансов, касаемых граничных условий.

• Если в расчетной схеме отражен свайный фундамент с помощью конечных элементов №51, которые их моделируют, то такие элементы следует заменить на жесткие связи во всех направлениях, ограничив так же и углы поворота.
• Если же в расчетной схеме здания или сооружения присутствуют модель фундамента на естественном основании, то в этом случае следует увеличить в 10 раз модули деформации грунтов при назначении коэффициентов постели (например, в программе КРОСС).

Назначение к расчетной схеме сейсмического загружения

Сейсмику в SCAD можно задавать уже тогда, когда набрана геометрия расчетной схемы, установлены связи и назначены все остальные загружения на рассматриваемый объект. Так как сейсмика представляет из себя динамическое загружение, то активация окна настройки осуществляется по кнопке «Динамические воздействия» — «Создание нового загружения» (рис. 1).

В новом окне в левом верхнем углу следует поставить галочку напротив «Сейсмические воздействия», затем появится перечень норм, согласно которым нужно делать расчет (рис. 2). На счет остальных настроек стоит остановиться поподробнее, чтобы более корректно осуществить задание сейсмики в SCAD.

Вкладка «Общие данные» при задании сейсмики в SCAD

1. Преобразование статических нагрузок в массы – следует активировать этот пункт. Из-за того, что сейсмика учитывается только в особых сочетаниях, то от каждого типа нагрузок задается коэффициент пересчета, согласно следующим коэффициентам:

• Постоянные — 0.9.
• Длительные — 0.8.
• Кратковременные — 0.5. Причем кратковременные нагрузки, не имеющие длительной части
  (например, ветровая нагрузка), не входят в особые сочетания.

2. Определение собственных форм и частот выполняется методом Ланцоша, согласно кеоторому происходит автоматическое определение количества форм, пока не наберется требуемая в СП 14.13330.2018, п.5.9 общая сумма масс системы по направлениям X=90% Y=90% Z=75%.

Вкладка с настройками, согласно выбранным нормам в SCAD

Остальные настройки назначаются во второй вкладке текущего окна (рис. 3).

1. Число учитываемых частот колебаний определяется модальным анализом.
2. Ориентация высоты здания на схеме – по оси Z.
3. Категория грунта определяется из отчета по инженерно-геологическим изысканиям (СП 14.13330.2018, табл. 1).
4. Сейсмичность — требуемая балльность, согласно техническому заданию или району предполагаемого размещению объекта.
5. Поправочный коэффициент — обычно, 1. Можно усиливать влияние сейсмики на конструкцию, вплоть до назначения 10 баллов, введя коэффициент 2.
6. Тип сооружения, назначается согласно СП14.13330.2018, табл. 5.3.
7. Коэффициент допускаемых повреждений, назначается согласно СП14.13330.2018, табл. 5.4.
8. Характеристика сооружения, назначается согласно СП14.13330.2018, табл. 5.5.

После нажатия «ОК» новое сейсмическое воздействие появится в общем списке загружений.

Задание сейсмики в SCAD в расчетных сочетаниях усилий (РСУ)

Чтобы задать сейсмику в SCAD в РСУ, нужно в дереве проекта нажать на соответствующую кнопку, после чего в появившейся таблице отредактировать список загружений, согласно ниженаписанным параметрам:

1. У сейсмического загружения задать тип — особая нагрузка, а вид — сейсмическое воздействие.
2. Сейсмика строго знакопеременна, отметить этот пункт галочкой.
3. Сейсмика может входить в сочетание только с теми нагрузками, которые были пересчитаны при задании самого воздействия (постоянные и временные нагрузки, которые имеют длительную часть). Напротив сейсмического воздействия ставим галочку в желтом столбце; для постоянных и временных нагрузок с длительной частью (за исключением нагрузок, которые не имеют длительной составляющей, например ветровая нагрузка) – галочку в зеленном столбце напротив каждого загружения.
4. При задании двух и более сейсмических воздействий необходимо задать взаимоисключение данных нагрузок.
5. В области «Связи загружений» необходимо зайти в «Сопутствия» и поставить галочки по всем ячейкам.

Анализ результатов расчета на сейсмику в SCAD

Задание сейсмики в SCAD завершается на этапе получения результатов расчета. Анализ результатов от сейсмического воздействия в режиме «Графический анализ», во вкладке «Деформации» выполняется по нагрузке «SD –амплитуда от суммарной динамической нагрузки». Значение суммарной амплитуды в среде SCAD всегда несколько завышено в силу того, что программный комплекс складывает значения амплитуд по модулю, без учета знака. Следует учитывать, что при больших значениях перемещений узлов от сейсмического воздействия, результат может быть обусловлен наличием некоторых отдельных частей расчетной схемы (консольный стержень и т.п.). При удалении данных элементов перемещения, вероятнее всего, будут на порядок ниже.

Результаты армирования проводятся аналогичным образом, как и при решении стандартной классической задачи.