21 Ноября 2013

Мы в ООО «ДАКК» к сетке КЭ предъявляем следующие требования: регулярность, сгущение на опорах, максимально возможная ортогональность, примерный размер КЭ в пролете 500мм х 500мм. Эти требования обусловлены адекватностью результатов расчета (самое важное), а также удобством редактирования (добавления балок, вырезания отверстий) и удобством последующей работы с изополями при армировании плит.

Так как автоматические триангуляторы не выполняют наших требований, мы “набираем” сетку вручную. Трудоемкость ручной триангуляции зависит от сложности контура этажа и количества уникальных этажей (с точки зрения сетки – чаще всего отличие контуров). Таким образом, на “набор” здания уходит от полу дня (для 9ти этажной “коробки”: 1 уникальный этаж прямоугольного очертания, Рис.1, а) до 2х дней (для 24х-этажки нестандартной формы: 4 уникальных этажа с ломаным контуром, Рис.1, б).

Рис.1


Недавно предстала перед нами задача другого уровня – не просто необычный контур, а настоящий полет архитектурной фантазии. Здание имеет криволинейный контур не только в плане (Рис. 2, а), но и в разрезе (Рис. 2, б), таким образом при использовании обыкновенных вертикальных колонн накапливался вылет консоли до 4,5м – почти нереальная величина для непреднапряженного железобетона. Поэтому было принято конструктивное решение с применением наклонных колонн (Рис. 3). Таким образом, каждый из 30 этажей имеет индивидуальный контур (вылет), к тому же каждый второй этаж имеет индивидуальное размещение колонн в плане.

Рис.2

Рис.3


В ситуации, в которой мы оказались, действовать как обычно означало: затриангулировать вручную “всего лишь” 30(!) уникальных этажей, и быстро набрать из них высотку. Трудоемкость стандартного подхода возросла раз этак в 10, а ведь это даже не стадия «П», нужно просто проверить на реализуемость.

Так как целью было лишь “пощупать” напряжения, требования к сетке КЭ снизились, и теперь регулярность стала необходимой только на опорах, а в пролете вполне устроит и автоматическая “паутина”. И тут вспомнили мы о современных технологиях, описанных в блогах, а именно о Revit. Логика была следующей в Revit набрать такую схему удобно и быстро, далее программами семейства Revit схема автоматически триангулируется, и экспортируется в ЛИРУ. Вроде как все просто. И действительно, через 3 часа каркас готов, все конструктивные элементы соединены, ну КРАСОТА (Рис. 4), даже на стену повесили. Только вот, аналитика стен не везде подружилась с таковой присоединенных перекрытий, и чего-то на колонны ругался (Рис. 5) (может, чего-то не так сделали).

Рис.4


Рис.5


Не найдя решения проблемы попробовали триангулировать прямо так. Недоразумение между стенами и перекрытиями было устранено наложением кинематических связей (аналог объединения перемещений), только для нас это не годится. Да и ни какой регулярности на опорах не видно, ее можно добиться путем добавления линий, но учитывая их количество и форму ядра жесткости – трудоемкость подхода возрастает в разы. Эх, а ведь в AutoCADе регулярность делается удобнее и быстрее…

Evrika! (а ведь еще вначале была идея) - не все же меняется (!), а только удаление рядов колонн от ядра, да масштаб контура перекрытия. Ядро – вообще постоянно (на то оно и ядро). Итак, регулярность на опорах достигается ручной триангуляцией, а образовавшиеся пустоты зашиваем автоматическим триангулятором в ЛИРЕ. Спустя 2 часа сетка над ядром и рядами колонн затриангулирована в AutoCAD (при помощи 3DFACE) (Рис. 6).

Рис.6


Так как ряды колонн меняют свое расположение относительно ядра, а перекрытие свой масштаб – создаем соответствующий динамический блок. В редакторе блоков задаем два линейных параметра с одной ручкой в каждом: один для контура перекрытия, другой для рядов колонн. Для параметра перекрытия задаем действие масштабирования (Рис. 7, а), а для рядов колонн назначаем перемещения, каждому ряду в своем направлении (Рис. 7, б).

Рис.7


Теперь по АР заданию создаем образующие для колонн и контуров перекрытий, и копируем по высоте наш блок, притягивая ручки к образующим (Рис. 8). У нас уже есть контур здания и регулярность сетки на опорах, можно экспортировать в ЛИРУ (Рис. 9).

Рис.8


Рис.9


В ЛИРЕ добавляем АЖТ, колонны, стены (Рис. 10), и конечно же зашиваем пустоты. Для этого используем функцию триангуляции контура с пустотами. Указываем точку плоскости (XOY) и попадаем в меню триангулятора. Так как контур без выступов, а при задании существующих элементов как внутреннего контура (чтоб не дублировались) новые элементы не всегда к ним пришиваются, сразу выбираем «Триангулировать контур», после чего программа сама определяет контур и входящие внутрь узлы. Задаем параметры триангуляции и сетка готова (Рис. 11). Но есть и “мусор” – элементы созданные по узлам существующих элементов дублируют таковые, поэтому, для большего удобства, новые элементы рекомендуем создавать с отдельной жесткостью.

Рис.10


Рис.11


Большую часть “мусора” устраняем с помощью упаковки схемы, а тех кто совпал не полностью, и как следствие не “упаковался”, отлавливаем вручную (Рис. 12), пожалуй самый трудоемкий этап.

Рис.12


После того как схема очищена меняем жесткость созданным элементам, вырезаем отверстия по заранее заготовленным элементам и схема готова (Рис. 13-15). Задаем нагрузки, ставим на расчет.

Рис.13


Рис.14


Рис.15


Резюмируя, хочется остановиться на насущном – на трудоемкости:

Ручной метод
(AutoCAD)
Автоматический метод
(Revit)
Полуавтоматический метод
(AutoCAD + LIRA SAPR)
Каркас - -
Автоматическая триангуляция - 5мин. 20сек × 30 этажей=10 мин
Ручная триангуляция более 32ч -
Набор высоты - - 30 мин
Корректировка схемы - более 5 ч 3мин × 30этажей=1ч 30мин
Прочие операции около 1ч около 1ч около 1ч
Коэффициент на чай 1,1 1,1 1,1
ИТОГО более 36ч более 10 часов около 6 часов


Рис.16
Как видно предложенный метод позволяет достаточно быстро получать первые результаты из вполне адекватной схемы для зданий любой сложности.

Также ускоряет получение результатов и современный конечно-элементный решатель ЛИРЫ: теперь существенное время занимает только нелинейный и динамический расчет конструкций, это позволяет не переживать по поводу размера задач. Таким образом, линейный расчет представленной задачи, на 290тыс. (!) элементов, проходит всего за 9мин (!) (Рис. 16).





Адрес статьи в Базе знаний:  https://help.liraland.ru/844/3076/

Возврат к списку




Журнал LiraLand


Хотите первыми узнать о выходе новых версий, проводимых семинарах и акциях?





@