Расчет монолитного каркаса на действие ветровой нагрузки

При расчете монолитного каркаса здания существует обязательная необходимость приложения ветровой нагрузки. Процедура весьма кропотливая, поскольку помимо вычисления самих значений ветровой нагрузки требуется пересчитывать ее согласно грузовой площади. Ветер ложится на здание по трапеции и действует, чаще всего, на диск перекрытия. В таком случае инженер должен преобразовать ветровую нагрузку, используя площадь трапеции (см. рис.1), причем таких трапеций в расчете монолитного каркаса здания может быть очень много (зависит от разницы высот этажей, сложности конфигурации конструктивного решения и др.).

Разработчики программного комплекса ЛИРА 10.6 создали новый тип нагрузки «нагрузка на расчетную схему». Благодаря новому функционалу в ЛИРА 10.6 появилась возможность автоматически работать с грузовыми площадями приложения нагрузки на поверхность, достаточно только задать контур со значениями.

Программное решение расчета ветровой нагрузки

Модуля расчета значения ветрового давления в ЛИРА 10.6 пока нет (но разработчики планируют данную функцию в ПК ЛИРА 10.6), поэтому на данный момент я использовал программу ВЕСТ. Программа ЛИРА 10.6 по заданным параметрам шаблона конструкции здания и ветрового района может согласно всем требованиям нормативных документов вычислить значения давления для расчета монолитного каркаса здания рис.2.

Перенеся все значения в ЛИРА 10.6 необходимо выбрать тип элементов, воспринимающих ветровую нагрузку. Свой выбор можно, например, остановить на узлах. Узлы подойдут и при работе с архитектурной моделью: ветровая нагрузка на узел будет перераспределена корректно, не взирая на выбранный шаг триангуляции пластины. После расчета правильность перераспределения ветровой нагрузки может быть оценена с помощью цветового отображения зон перераспределения ветровой нагрузки, которая находится в атрибутах представления (функция доступна только в результатах расчета).

Особенности расчета ветровой нагрузки монолитного каркаса здания

Нагрузки на грань плиты при расчете монолитного каркаса здания, ЛИРА 10.6 не предусматривает, поэтому для тех, кто привык работать с линейными нагрузками, в модели необходимо предусмотреть установку стержня на грани плиты. Стержень устанавливается с жёсткостью близкой к нулю (в модуле упругости материала стержня можно установить значение 100т/м², по сравнению с реальным модулем упругости в 3*10⁶ т/м²). Принципиальной разницы в моделях нет, результаты расчета будут соизмеримы.

В статье рассматриваем приложение нагрузок на уровень плиты, хотя встречается приложение нагрузок и на колонны. Если при расчете монолитного каркаса здания вы используете стержневые элементы, моделирующие колонны, то можно использовать трапециевидную нагрузку на группу стержневых элементов. При моделировании колонн пластинами, необходимо пользовать новой нагрузкой на поверхность. Напомню, СП 52-103-2007 «Железобетонные монолитные конструкции зданий» в п. 5.7 регламентирует тип конечного элемента для колонн: «Прямоугольные колонны (пилоны) с вытянутым поперечным сечением имеют соотношения b/а<4 или h_эт/b>4.Более вытянутые в плане колонны следует относить к стенам»

Богатство цветовой палитры ЛИРА 10.6 делает использование поверхностной палитры очень удобным: цвета не смешиваются и пользователь без труда сможет определить границы зоны сбора ветровой нагрузки. Также очень нужным инструментом является возможность исключения элементов из восприятия ветровых нагрузок, поскольку в плоскости могут быть, например, связи, элементы перегородок и тд.

Новый тип нагрузок значительно упрощает работы при расчете монолитного каркаса здания, ветер прикладывается удобнее, и, думаю, «не за горами» автоматическое приложение ветровой нагрузки по выбору города строительства и может, аэродинамическая труба.