ASTADIS

De Nicolae STOICA si Bogdan GHEORGHE

Profitând din plin atât de experienta acumulata, de facilitatile puse la dispozitie de AutoCAD, cât si de suportul oferit dezvoltatorilor de aplicatii de catre Autodesk, specialistii constructori si-au dezvoltat un pachet de programe care sa le permita obtinerea unor rezultate riguroase si scurtarea drastica a timpului dedicat procesului de proiectare.

ASTADIS este un pachet de programe de calcul si analiza a structurilor din bare, care permite exploatarea puterii metodelor numerice de analiza cu elemente finite, fiind destinat cu precadere inginerilor constructori, proiectanti de structuri, permitând determinarea starii de eforturi si de deformatii pentru structuri din bare, alcatuite din beton armat, lemn, metal sau mixte (beton-metal, metal-lemn sau alte materiale conventionale).

Conlucrarea diafragmelor de zidarie cu structura metalica sau din beton se poate introduce prin modelarea acesteia ca diagonale dublu articulate, de arie bine determinata. Consolidarea structurilor din beton armat cu bare din metal este posibila, datorita facilitatii de a introduce caracteristicile geometrice pentru diferite tipuri de bare. Numarul maxim de noduri acceptat de program este nelimitat, el depinzând numai de resursele calculatorului utilizat.

Pachetul, dezvoltat în mediu AutoCAD, are posibilitatea de a rula atât sub AutoCAD R 12 cât si sub AutoCAD R 13, prin optiune la instalare.

ASTADIS, care utilizeaza pentru calcul metoda generala a deplasarilor - cu introducerea matricelor de rigiditate specifice fiecarui tip de structura - permite analiza statica, dinamica, calcul de ordinul II static si dinamic. Tipurile de structuri care pot fi analizate sunt:

• grinzi continue
• structuri articulate plane
• cadre plane
• retele de grinzi
• structuri articulate spatiale
• cadre spatiale

Pentru analiza dinamica a structurilor sunt utilizate doua metode:

• analiza dinamica a structurilor prin integrarea accelerogramelor (seismogramelor) - înregistrate sau generale - prin metoda "step by step", indiferent de perioada semnificativa sau de durata miscarii seismice;
• analiza pseudo-dinamica a structurilor cu ajutorul sarcinilor seismice de cod, utilizând normativul românesc de proiectare antiseismica a constructiilor P 100/92. Programul poate utiliza, cu modificari minime si alte coduri seismice.

În scopul eliminarii într-o masura cât mai mare a aproximarilor si pentru utilizarea unui model de calcul cât mai apropiat de comportarea reala a structurii, programul foloseste pentru calculul dinamic sase grade de libertate dinamica.

Calculul de ordinul II, static si dinamic, prin considerarea efectului neliniaritatii geometrice, este strict necesar pentru calculul si analiza structurilor cu stâlpi zvelti, iar pentru determinarea starilor de eforturi si a deformatiilor în grinzi si retele de grinzi de fundatii sunt utilizate constantelor elastice ale terenului de fundare.

Datele de intrare se obtin dintr-un fisier ASCII utilizând atât orice editor ASCII cât si editorul propriu al pachetului de programe ASTADIS, care are facilitatea vizualizarii structurii înca din momentul introducerii datelor, oferind si posibilitatea corectarii acestora, permitând o verificare suplimentara a corectitudinii datelor de intrare înscrise în fisier generând geometria structurii, ceea ce permite evitarea executiei calcului pentru o structura gresit introdusa.

ASTADIS contine o biblioteca proprie de accelerograme înregistrate pentru cutremurele Vrancea 77 amplasament INCERC si Vrancea 86 pentru diferite amplasamente din Bucuresti si din tara.

Dupa rularea corecta a programului, se pot vizualiza deplasarile structurii, atât static cât si dinamic, corespunzator modurilor proprii de vibratie.

Datorita introducerii mai multor grade de libertate dinamica (sase în cazul calcului spatial), structura se comporta într-un mod cât mai apropiat de realitate, programul atentionând utilizatorul asupra urmatoarelor aspecte:

• conformarea necorespunzatoare din punct de vedere dinamic (seismic) a structurii. Utilizarea unor stâlpi zvelti conduce la aparitia unor deplasari mari pe verticala în cazul modurilor superioare. Prin introducerea unor discontinuitati de rigiditate dinamica, modurile de vibratie au o configuratie diferita de cele obtinute prin utilizarea programelor conventionale (care asigura doar libertate dinamica în plan orizontal).
• efectul distructiv al zidariei asupra structurii din beton armat la începutul miscarii seismice (pâna la deteriorarea acesteia) se reflecta si în modurile de vibratie ale structurii, care se pot vizualiza atât static cât si dinamic.
• introducerea în structura a unor eforturi datorate miscarii seismice care nu sunt sesizate în cazul deplasarilor numai în plan orizontal: forte axiale, momente încovoietoare si momente de torsiune. În cazul diafragmelor de zidarie, efectul distructiv al acestora se reflecta atât în vizualizarea modurilor superioare de vibratie, cât si în eforturile suplimentare seismice introduse la noduri, având astfel posibilitatea unei dimensionari corespunzatoare a nodurilor structurii.

Un al doilea modul al programului ASTADIS este destinat cresterii productivitatii muncii în activitatea de proiectare a constructiilor si sporirii gradului de asigurare la încercarile dinamice produse de miscarile seismice semnificative.

Elementele structurale (grinzi si stâlpi) sunt dimensionate astfel încât sa fie asigurata o ductilitate globala corespunzatoare constructiei:

• mecanismul structural de disipare a energiei seismice - deformatiile plastice apar la început în sectiunile de la extremitatile rigide si numai ulterior pot apare cu valori reduse si în stâlpi;
• ductilitate locala - la dimensionarea si alcatuirea elementelor structurale de beton armat se asigura în zonele potential plastice o capacitate sporita si stabila de disipare a energiei, fara reducerea semnificativa a rigiditatii la încarcare;
• evitarea ruperilor cu caracter casant - dimensionarea corespunzatoare la forta taietoare înlatura posibilitatea producerii ruperilor în sectiuni înclinate, asigurarea ancorajului armaturilor si o buna aderenta a acestora în zonele de înnadire, armarea zonelor întinse la nivelul eforturilor de fisurare ale sectiunilor.

Programul selecteaza caracteristicile geometrice si fizico-mecanice ale structurale din fisierul de intrare si eforturile sectionale pentru toate ipotezele de calcul din fisierul de iesire. Dimensionarea grinzilor se face la solicitarile la care acestea sunt supuse: momente încovoietoare în câmp si pe reazeme în gruparea fundamentala si în cea speciala, forte taietoare. Pentru structurile situate în zone seismice, grinzile cadrelor se pot arma simetric, la solicitarea proiectantului. Situatiile extreme, procente de armare mari în diverse sectiuni sau procente de armare sub cele minime în toate sectiunile, sunt semnalate de catre program în mod automat, decizia de modificare a sectiunilor apartinând utilizatorului.

Deplasarile relative la nivel ale structurii sunt comparate cu deplasarile maxime admise de Normativul P 100-92, ramânând la latitudinea proiectantului decizia recalcularii structurii de rezistenta.

Armatura stâlpilor necesara preluarii eforturilor de compresiune excentrica este determinata pe ambele directii si se verifica la compresiune excentrica oblica.

Dimensionarea armaturii transversale se realizeaza considerând capacitatea portanta a riglelor, pentru a evita formarea articulatiilor plastice la nivelul stâlpilor (producerea mecanismului de rupere). În acest sens este necesar sa se dimensioneze în primul rând armatura grinzilor. În cazul în care programul nu detecteaza fisierul cu momentele capabile ale grinzilor, dimensioneaza automat etrierii stâlpilor considerând un coeficient de majorare a fortei taietoare acceptat de literatura de specialitate existenta în tara.

În final sunt create fisiere desen (cu extensia .dwg) pentru grinzile si pentru stâlpii proiectati cu aceiasi armare, împreuna cu extrasele de armatura aferente acestora. Plansele desenate cu ajutorul ploterului pot fi utilizate ca detalii de executie pe santier.

Principalele avantaje ale utilizarii aplicatiei ASTADIS sunt:

• reducerea timpului de elaborare a proiectului de rezistenta de circa doua zeci de ori;
• selectionarea tuturor posibilitatilor de solicitare ale sectiunilor dimensionate si armarea lor corespunzatoare dupa normativele actuale în vigoare;
• efectuarea tuturor verificarilor complexe impuse de legislatia în vigoare;
• înlaturarea erorilor umane în proiectarea si desenarea elementelor structurale;
• siguranta proiectarii unor structuri de rezistenta bine conformate la actiunea cutremurelor semnificative ce afecteaza teritoriul tarii si dimensionarea corespunzatoare a elementelor ce o alcatuiesc.

Deoarece ASTADIS este un sistem complex integrat de proiectare si analiza asistata de calculator a structurilor de rezistenta, dezvoltarile ulterioare sunt canalizate în urmatoarele directii:

• introducerea elementului finit de tip placa, respectiv diafragma;
• interfatarea programului cu un sistem CAD din gama Softdesk si Arcade pentru crearea automata a fisierului de date de intrare;
• introducerea altor standarde seismice la solicitarea beneficiarului;
• întocmirea detaliilor de executie pentru fundatii izolate sub stâlpi, grinzi si retele de grinzi de fundatie, plansee din beton armat, diafragme, stâlpi si grinzi.

Rezultatele obtinute cu pachetul de programe ASTADIS au fost comparate cu cele obtinute cu programe similare (SAP 90 si COSMOS). De asemenea, s-au efectuat si cercetari experimentale pentru o structura metalica solicitata static si dinamic, obtinându-se rezultate corespunzatoare prin considerarea neliniaritatii geometrice. Toate acestea recomanda aceasta aplicatie ca fiind un instrument profesional, eficace, destinat studiului si proiectarii în domeniul constructiilor, concomitent cu obtinerea unor rezultate cât mai apropiate de comportarea reala a structurii.

(C) Copyright Computer Press Agora