Детальное описание и состав работ
Расчет сооружений на сейсмические воздействия в PLAXIS 2D и PLAXIS 3D
Численное моделирование взаимодействия грунтового массива и конструкций при сейсмических воздействиях методом конечных элементов.
| PLAXIS 2D / 3D геотехническая постановка |
Прямая динамика расчет по акселерограммам |
Квазистатика сопоставление расчетных случаев |
Выполняем расчеты с учетом: инженерно-геологического строения площадки, характеристик грунтов, конструктивных решений, этапности строительства и совместной работы сооружения с грунтовым массивом.
- статическое моделирование этапов строительства;
- прямой динамический расчет во временной области по заданным акселерограммам;
- квазистатический расчет;
- определение перемещений, деформаций, напряжений и усилий;
- сравнение статического и сейсмических расчетных случаев;
- подготовка расчетно-пояснительной записки и сопровождение замечаний экспертизы.
1. Для каких задач выполняется расчет
Расчет применяется для геотехнических задач, в которых необходимо оценить поведение системы «грунт – сооружение» при сейсмическом воздействии. В зависимости от объекта и геометрии расчет выполняется в двумерной или пространственной постановке.
- подземные сооружения, тоннели и камеры;
- ограждения котлованов и распорные системы;
- подпорные сооружения;
- фундаменты и свайные конструкции;
- сооружения со сложным взаимодействием с окружающим грунтовым массивом;
- объекты реконструкции и участки со сложной инженерно-геологической обстановкой.
2. Особенность нашего подхода
В центре расчета — совместная работа системы «грунтовый массив – конструкция», а не отдельная конструктивная схема здания.
Расчетная модель формируется на основе инженерно-геологического строения, механических характеристик грунтов, геометрии сооружения, контактного взаимодействия и фактической последовательности производства работ. Сейсмический этап рассматривается после формирования исходного напряженно-деформированного состояния системы.
3. Как выполняется расчет
| Этап | Что моделируется | Основной результат |
| 1. Статический расчет | Исходное напряженное состояние грунтового массива и последовательность строительства: разработка грунта, устройство крепи, распорных или анкерных элементов, возведение конструкций, изменение нагрузок. | Расчетное НДС системы перед приложением сейсмического воздействия. |
| 2. Прямой динамический расчет | Сейсмическое воздействие во временной области по заданным акселерограммам. Учитываются динамические свойства грунтов, демпфирование, взаимодействие грунта и конструкций и динамические границы модели. | История перемещений, напряжений, деформаций и усилий во времени; экстремальные значения параметров. |
| 3. Квазистатический расчет | Сейсмическое воздействие задается через эквивалентные инерционные воздействия в принятой расчетной постановке. | Дополнительный расчетный случай для сопоставления и оценки неблагоприятного состояния. |
| 4. Сопоставление результатов | Сравнение статического, динамического и квазистатического случаев по контролируемым параметрам. | Определение наиболее неблагоприятных воздействий и расчетных этапов. |
4. Прямой динамический расчет в PLAXIS
При прямом динамическом расчете воздействие задается как временная зависимость ускорения. Расчет выполняется от состояния, сформированного на предыдущих фазах строительства. В PLAXIS предусмотрены динамические нагрузки и перемещения, функции для задания сейсмических сигналов, а также специальные динамические граничные условия.
- задание расчетного сейсмического сигнала во времени;
- масштабирование и подготовка входного сигнала в соответствии с принятой методикой;
- учет динамических характеристик грунтов;
- учет демпфирования;
- использование динамических границ расчетной области, в том числе Free-field и Compliant base, когда это соответствует принятой расчетной схеме;
- анализ максимальных и характерных значений перемещений, напряжений и усилий во времени.
Важно: данная услуга описывает геотехнический расчет в PLAXIS 2D/3D. На странице не следует указывать SCAD, ЛИРА или линейно-спектральный анализ, если такие расчеты в составе услуги фактически не выполняются.
5. PLAXIS 2D и PLAXIS 3D
| Инструмент | Когда применяем | Что дает |
| PLAXIS 2D | Характерные поперечные сечения и задачи, допускающие плоско-деформационную постановку. | Детальная оценка НДС по выбранным расчетным сечениям с относительно компактной моделью. |
| PLAXIS 3D | Объекты, где существенны пространственная геометрия, локальные зоны, торцевые эффекты или сложное взаимодействие конструкций. | Пространственная оценка совместной работы сооружения и грунтового массива. |
6. Что определяем по результатам
- горизонтальные и вертикальные перемещения;
- осадки и относительные деформации;
- напряжения и деформации в грунтовом массиве;
- усилия в элементах крепи и конструкциях;
- изгибающие моменты, продольные и поперечные силы в расчетных элементах;
- изменение усилий и перемещений при переходе от статического к сейсмическому расчетному случаю;
- наиболее неблагоприятные фазы расчета и зоны концентрации деформаций или усилий.
7. Что получает заказчик
По результатам работ подготавливается расчетно-пояснительная записка. Ее состав уточняется под задачу и требования экспертизы.
- описание расчетной схемы и принятых допущений;
- исходные инженерно-геологические и конструктивные данные;
- принятые характеристики грунтов и конструкций;
- описание этапов моделирования;
- описание принятого сейсмического воздействия;
- результаты статического расчета;
- результаты прямого динамического и квазистатического расчета;
- эпюры и графики перемещений, напряжений и усилий;
- сопоставление расчетных случаев;
- выводы по результатам моделирования;
- рекомендации по корректировке расчетной схемы или конструктивных решений при выявлении неблагоприятных эффектов.
8. Исходные данные для расчета
- инженерно-геологические изыскания и расчетная инженерно-геологическая модель;
- геометрия сооружения и конструктивные решения;
- характеристики материалов конструкций;
- схема и последовательность производства работ;
- нагрузки и расчетные сочетания, необходимые для формирования исходного состояния;
- параметры сейсмического воздействия и исходные акселерограммы/сигналы, если они заданы проектом или специальными техническими условиями;
- требования задания на проектирование и экспертизы.
9. Сопровождение экспертизы
При необходимости расчет сопровождается в процессе рассмотрения проектной документации: подготавливаются пояснения по расчетной постановке, параметрам модели, принятым граничным условиям и интерпретации результатов; выполняется корректировка расчетной модели при обоснованных замечаниях эксперта.
