Программа имеет графическую среду, которая может показывать конструкцию в нескольких видах (Рис. 1):
Рисунок 1 — Интерфейс программы (вид сверху и трехмерное представление)
Наиболее важные инструменты и функции программы можно резюмировать следующим образом:
1) Программа может создавать cетку в виде координатных линий в горизонтальном сечении конструкции ►“Main Menu → Edit → Grid Systems”. Для добавления этажей или изменения их свойств ►“Main Menu → Edit → Add Story”.
2) Программа оснащена инструментами рисования формы (см. Рис. 1), которые обеспечивают среду рисования для элементов формы (линия, ломаная линия, многоугольник, окружность, дуга, эллипс, дуга эллипса, область, текст, размеры) в дополнение к инструментам редактирования элементов формы (удлинить, обрезать, сместить, переместить, масштабировать). Эти функции аналогичны реализованным в AutoCAD.
3) Программа оснащена инструментами привязки, направляющими и помогающими пользователю в рисовании. Программа может выполнять прямой захват (узлов, концов и средних точек линий, пересечений сетки, ближайших линий, перпендикуляров и т. д.) ► “Main Menu → Draw → Snap Options”.
4) Программа может выполнять репликацию элементов:
- линейная репликация (репликация, соответствующая координатам X, Y);
- радиальная репликация (репликация, соответствующая углу поворота);
- зеркальная репликация (репликация, симметрично соответствующая оси);
- репликация этажей (репликация, соответствующая выбранным этажам).
► “Main Menu → Edit → Replicate”.
5) Программа содержит инструменты для выполнения линейной и радиальной экструзии, которые посредством экструзии преобразуют узлы в элементы каркаса, а элементы каркаса – в оболочки ► “Main Menu → Edit → Extrude”.
6) Программа может осуществлять поиск и выбирать элементы по их типам, свойствам, материалам или их координатам ► “Main Menu → Select → Select/Deselect”.
7) Программа создает набор наиболее популярных форм элементов каркаса, требуемых для проектирования, и рассчитывает их геометрические свойства: - стальные профили (двутавр, швеллер, тройник, уголок); - бетонные сечения (прямоугольные, круговые, тройники, L); - сечения стен (стенок жесткости), плит, фундаментов, архитектурных стен и лестниц.
► “Main Menu → Define → Section Properties”.
8) Программа может импортировать и экспортировать данные из/в AutoCAD в формате файлов DXF. Программа сохраняет файл как элементы формы ► “Main Menu → File → Import → DXF File”. Также программа может конвертировать эти элементы в элементы конструкции по желанию пользователя ► “Main Menu → Edit → Convert”.
9) Программа импортирует и экспортирует файлы из/в программы, поддерживающие формат IFC (industry foundation classes). Файлы IFC не зависят от платформы и могут быть прочитаны и отредактированы любым программным обеспечением BIM (building information modeling). Программа сохраняет данные об элементах конструкции, материалах и нагрузках с полными заданными характеристиками ► “Main Menu → File → Import → IFC File”.
10) Программа оснащена следующими средствами рисования элементов конструкций (см. Рис. 1):
- нарисовать балку/колонну (горизонтальное/вертикальное сечение, 3D);
- нарисовать плиту (горизонтальное/вертикальное сечение, 3D);
- нарисовать прямоугольное перекрытие (горизонтальное/вертикальное сечение);
- быстрое рисование перекрытий (горизонтальное/вертикальное сечение);
- быстрое рисование области конструкции вокруг точки (горизонтальное/вертикальное сечение, 3D);
- нарисовать стену (в плане);
- нарисовать лестницы (горизонтальное/вертикальное сечение);
- нарисовать архитектурную стену (горизонтальное/вертикальное сечение, 3D);
- быстрое рисование архитектурной стены (вертикальное сечение).
Модель конструкции может быть представлена в виде трехмерной визуализации, как показано на Рис. 2 ► “Main Menu → Draw → Rendering”.
Рисунок 2 — Визуализация трехмерной перспективы конструкции
Для выполнения анализа, в программе предусмотрена возможность определения следующих параметров.
1) Режим нагружения ► “Main Menu → Define → Load Patterns”.
Режим нагружения — это заданное пространственное распределение сил и перемещений, действующих на конструкцию. Каждый режим нагружения может состоять из произвольной комбинации доступных типов нагрузки:
- сосредоточенные силы и моменты, действующие в узлах;
- перемещения на заземленных концах узловых связей;
- собственный вес и/или сила тяжести, действующие на все типы элементов;
- сосредоточенные или распределенные силы и моменты, действующие на элементы каркаса.
Пользователи могут определить столько режимов нагружения, сколько они хотят, каждый с уникальным именем, которое они укажут. В рамках каждого режима нагружения любое количество узлов или элементов может быть загружено любым количеством различных типов нагрузки. Каждый режим нагружения имеет тип, например, Dead, Live, Seismic, Settlement. Это определяет тип прикладываемой нагрузки для того, чтобы алгоритмы знали, как именно учитывать эту нагрузку при проектировании.
Для выполнения эквивалентного статического сейсмического анализа программа позволяет определять сейсмические режимы в соответствии с несколькими международными нормами (UBC97, ASCE 7-16, ASCE 7-10, EUROCODE8 2004) или вручную на выбор пользователя.
2) Массовые исходные данные ► “Main Menu → Define → Mass Source”. Исходные данные о массе элементов конструкции определяются для расчета сосредоточенных масс в узлах конструкции, которые будут использоваться при динамическом расчете.
3) Функция спектра отклика в соответствии с нормами UBC 97, ASCE 7-10 ► “Main Menu → Define → Response Spectrum Functions”.
4) Варианты нагружения (статическая, модальная, спектр отклика) ► “Main Menu → Define → Load Cases”. Это варианты, в соответствии с которыми программа выполняет процесс анализа. Программа выполняет упругостатический и упругодинамический анализ (метод суперпозиции мод). В динамическом анализе частоты и формы колебании рассчитываются с помощью решения задачи на собственные значения (собственные частоты и формы колебаний) или с использованием Ритц-векторов. Динамический анализ ограничивался только методом сейсмического нагружения по спектру отклика (программа вычисляет максимальный отклик конструкции во время землетрясения с использованием анализа спектра отклика (RSA)).
5) Комбинация нагрузок ► “Main Menu → Define → Load Combinations”.
6) Сосредоточенные нагрузки и перемещения в узлах ► “Main Menu → Assign → Joint Loads”. Они включают в себя нагрузку, вызванную перемещением грунта, которая представляет собой определенные перемещения грунта (поступательные и вращательные), заданные в ограниченных степенях свободы в узлах.
7) Все формы нагрузок (сил, моментов), которые действуют на элементы каркаса конструкции. Эти нагрузки могут быть распределенными (трапецеидальные, равномерные) и сосредоточенными ► “Main Menu → Assign → Frame Loads”.
Пример распределенных нагрузок на элементы каркаса конструкции показан на Рис. 3.
Рисунок 3 — Распределенные нагрузки на элементы каркаса конструкции
8) Определение строительных материалов (бетон и сталь) ► “Main Menu → Define → Material Properties”.
9) Задание элементов каркаса :
10) Задание узлов:
11) Выполнение анализа:
Для выполнения анализа ► “Main Menu → Analyze → Run Analysis”.
Программа рассчитывает перемещения узлов, реакции опор и внутренние усилия, возникающие в элементах каркаса конструкции. Результаты анализа отображаются на схемах в горизонтальных и вертикальных проекциях и 3D представлении.
Результаты анализа могут отражаться несколькими способами:
Рисунок 4 — Деформированная схема конструкции для случая модального нагружения
Рисунок 4' — Деформированная схема конструкции
Рисунок 5 — Изгибающие моменты внутри элементов каркаса для случая нагружения спектра отклика
Рисунок 5' — Изгибающие моменты внутри элементов каркаса
Жесткая диафрагма в AMS
Результаты анализа отображаются в таблицах ► “Main Menu → Display → Show Tables”. Выбор таблиц для отображения результатов анализа показан на Рис. 6.
Рисунок 6 — Выбор таблиц для отображения результатов анализа в программе
12) Учет осадки мелкозаглубленных фундаментов при расчете:
- Для выполнения этого типа анализа, должен быть определен режим нагружения “Settlement”, как описано в пункте (1) настоящего параграфа ► “Main Menu → Define → Load Patterns”.
- Чтобы изменить параметры этого типа анализа ► “Main Menu → Define → Footing Settlement Analysis”.
- Для определения моделей грунта (по параметрам) под фундаментами здания ► “Main Menu → Define → Soil Patterns”.
- Чтобы определить сечения фундаментов в основании здания ►“Main Menu → Define → Section Properties → Footing Sections”.
Результаты анализа для режима нагружения “Settlement” отображаются аналогично другим режимам нагружения (Dead, Live).
13) Упругопластический расчет железобетонных каркасных зданий:
- Чтобы изменить параметры этого типа анализа ► “Main Menu → Define → PushOver Options”.
- Для отображения кривой несущей способности здания (данная кривая рассчитывается с учетом нелинейных свойств материалов элементов конструкции) ► “Main Menu → Display → PushOver Results → PushOver Force-Displacement”.
Результаты анализа могут отображаться в слеюущем виде:
• Деформированная форма здания ► “Main Menu → Display → PushOver Results → Deformed Shape”.
• Внутренние силы в элементах конструкции ► “Main Menu → Display → PushOver Results → Member Force Diagram for Frames”.
Программа рассчитывает элементы каркаса (балки, колонны) в соответствии с нормами Американского института бетона (ACI) с использованием метода LRFD (стандарты ACI были приняты для проектирования в качестве начального этапа; на следующем этапе будет разработана программа для российских норм).
Выполнить проектирование ► “Main Menu → Design → Concrete Frame Design → Start Design/Check”.
Результаты проектирования могут быть представлены в деталях (включая количество или соотношение армирования) в вертикальных и горизонтальных проекциях, а также в трехмерном представлении. ► “Main Menu → Design → Concrete Frame Design → Display Design Info”.
Предложена новая идеология создания новых инструментов для расчета необходимого количества и распределения арматуры в элементах конструкций.
Эти инструменты дают возможность изменять детали проектирования удобным и более настраиваемым способом по сравнению с другими программами, которые задают армирующие детали в фиксированном виде (в соответствии с используемым проектным кодом и в интерфейсах без инструментов для модификации).
1) Конструктор колонн:
Программа может проектировать все колонны вместе, определяя начальные размеры колонн, и выбирая расчетные параметры (минимальный и максимальный диаметр арматурных стержней, сторону увеличения размеров и величину увеличения) ► “Main Menu → Design → Concrete Frame Design → Start Column Design”.
Программа рассчитывает сечение колонны, которое способно выдерживать приложенные нагрузки (осевые силы и двухосные изгибающие моменты) на каждом этаже, и распределяет арматуру внутри, создавая трехмерный график несущей способности для сечения колонны, и адаптирует ее сечение, чтобы достичь несущей способности колонны в соответствии со стандартами ACI.
Программа рассчитывает детали армирования колонн с учетом требований используемых норм проектирования (длины нахлестов, расположение хомутов, распределение продольных стержней, и т. д.).
Пользователь программы также может указать направление перекрытия колонн между этажами, и программа автоматически рассчитает арматуру с учетом индивидуальных деталей.
Для изменения результатов проектирования колонны пользователь может использовать конструктор колонн ► “Main Menu → Design → Concrete Frame Design → Column Designer”.
В этом инструменте колонны рассчитываются в соответствии с новой процедурой (описанной в следующей главе) оптимального проектирования железобетонных колонн, находящихся под совместным действием двуосного изгиба и осевой нагрузки.
2) Конструктор балок:
Программа может проектировать все балки в конструкции за один раз, определив начальные размеры балок и выбрав расчетные параметры (указав диаметр стержней, минимальное и максимальное расстояние между стержнями, хомуты и добавление верхнего или нижнего армирования) ► “Main Menu → Design → Concrete Frame Design → Start Beam Design”.
Программа проектирует балку так, чтобы она выдерживала приложенные нагрузки (поперечную силу и изгибающий момент), и увеличивает площадь поперечного сечения в случае отказа так, чтобы выдерживать приложенную нагрузку при выбранном соотношении армирования.
Программа автоматически выбирает диаметр и количество стержней и распределяет их по сечению, расчитывает расстояния нахлеста и анкеровки, соответствующие используемой норме, а также автоматически объединяет их, чтобы достичь экономического состояния для обеспечения наибольшей непрерывности стержней внутри балки.
Для более модификации результатов проектирования балки пользователь может использовать конструктор балок ► “Main Menu → Design → Concrete Frame Design → Beam Designer”. Конструктор балки показан на Рис. 7.
Рисунок 7 — Конструктор балки (детали армирования балки)
Рисунок 7' — Армирование балки рассчитанное в программе после выполнения упругого расчета
3) Детали армирования:
Детали армирования элементов каркаса можно показать на вертикальной проекции конструкции, как показано на Рис. 8 ► “Main Menu → Design → Concrete Frame Design → Display Reinforcement Details”.
Детали и количество армирования также могут отображаться в таблицах ► “Main Menu → Display → Quantities Data”.
Детали армирования также могут отображаться в трехмерной перспективе конструкции, как показано на Рис. 9 ► “Main Menu → Draw → Rendering”.
Рисунок 8 — Детали армирования элементов каркаса на вертикальной проекции
Рисунок 9 — Трехмерная визуализация конструкции со всеми деталями армирования
Проектируемое сечение колонны показано на Рис. 10. Ширина – 350мм, высота – 600мм, колонна армирована 12ю стержнями диаметром 25мм, толщина покрытия – 30мм, прочность бетона на сжатие – 27,58МПа, предел текучести арматурного стержня – 413,69МПа.
Рисунок 10 — Прямоугольное сечение армированной колонны (пример)
«Объем взаимодействия», или 3D графики несущей способности, можно описать с помощью таблиц и диаграмм, как показано на Рис. 11.
Рисунок 11 — 3D графики несущей способности в новой программе
Программа первоначально определяет бетонные и стальные материалы, определяет кривые напряжения-деформации для этих материалов и сохраняет их в виде серии точек (по умолчанию 20 точек). Программа рассчитывает диаграммы напряжения-деформации Мандера для ограниченного и неограниченного бетона, и вычисляет кривую напряжения-деформации Парка для стали.
Программа делит бетонное сечение на прямоугольные части (фибры или волокна) и вычисляет их площади и центроиды и определяет, какие из них находятся внутри бетонного ядра или вне его. На Рис. 12 желтые части находятся внутри ядра, а синие снаружи.
Рисунок 12 — Прямоугольное железобетонное сечение, разделенное на фибры
Для определенного угла α и осевой нагрузки P программа рассчитывает кривую момент-кривизна (Рис. 13), затем вычисляет идеализированную кривую момент-кривизна, чтобы найти момент при достижении предела текучести (M-Yield), пластический момент (MP), максимальный момент (Mmax), кривизну текучести, пластическую кривизну и максимальную кривизну.
Рисунок 13 — Диаграмма момент-кривизна в новой программе
Скачать решенные примеры 👉 Examples