Назначение

Программа КРОСС предназначена для вычисления первого коэффициента постели (коэффициент Винклера) по результатам геологических изысканий. В программе реализована методика, разработанная специалистами НИИОСП. КРОСС разработан авторским коллективом SCAD Soft совместно с НИИОСП.

Программа КРОСС определяет осадки (и через них винклеровский коэффициент постели) с учетом распределительной способности основания. Это позволяет использовать результаты работы программы при определении напряженно-деформированного состояния конструкций (например, с помощью программы SCAD) без задания второго (пастернаковского) коэффициента постели.

В результате работы программы КРОСС подбираются значения коэффициентов постели С₁ (модель винклеровского основания), которые дают такие же осадки, как и при использовании схемы линейно-деформируемого полупространства, т.е. обеспечивается соответствие с моделями, рекомендуемыми СНиП.

Система координат

Используется правоориентированная декартова система координат (X, Y, Z). Ось Z — продольная ось здания или сооружения, направленная из плоскости чертежа на наблюдателя. Ось Y мыслится вертикальной и направленной на чертеже снизу вверх, ось X — горизонтальная с положительным направлением вправо.

Файлы, создаваемые программой

Программа КРОСС создает, читает и сохраняет результаты в файлах с расширением .crs.

Структура модели и исходные данные

Рассматривается площадка строительства, на которой расположено проектируемое сооружение и другие объекты (строящиеся и существующие здания), влияющие на него в том смысле, что нагрузки на грунт, передаваемые этими объектами, могут привести к осадкам проектируемого фундамента. При этом считается, что пятно проектируемого сооружения и соседних объектов представлены в виде замкнутых многоугольников (возможно с проемами), каждый из которых передает на грунт нагрузку определенной (и постоянной для этого пятна) интенсивности, приложенную на уровне отметки подошвы фундамента. Кроме того, считается, что известны результаты геологических изысканий, которые представлены в виде информации о характеристиках грунта в пробуренных скважинах. Рельеф дневной поверхности на площадке предполагается достаточно гладким и задается при помощи указания отметок устьев скважин. Другие данные геодезической съемки не используются. Ввод данных выполняется на координатной сетке, шаг которой задается пользователем.

Рекомендуется следующая последовательность создания модели:

задание габаритов площадки строительства;
ввод параметров координатной сетки;
ввод внешнего контура фундаментной плиты;
ввод контуров существующих зданий (если это необходимо);
задание проемов (если они имеются);
сглаживания углов (если это необходимо);
задание нагрузок;
задание уровней отметки подошв фундаментов;
задание положения скважин;
ввод информации о грунтах;
задание параметров скважин.

Результатом расчета являются значения коэффициента постели (коэффициент Винклера) в любой точке фундаментной плиты.

Методика расчета разработана В.Г.Федоровским. Основные положения этой методики описаны в статье Федоровский В.Г., Безволев С.Г., «Прогноз осадок фундаментов мелкого заложения и выбор модели основания для расчета плит» / Основания, фундаменты и механика грунтов, 2000, № 4, с. 10-18.

Назначение параметров настройки

Новый – создание новой площадки (комбинация «горячих клавиш» – Ctrl-N);
Открыть – загрузка ранее созданной площадки (комбинация «горячих клавиш» – Ctrl-O);
Закрыть – закрыть текущую площадку;
Сохранить – сохранение на диске текущей площадки (комбинация «горячих клавиш» – Ctrl-S);
Сохранить как – сохранение площадки (файла) под новым именем;
Импорт – импорт данных о геометрии фундаментной плиты из файлов формата DXF, DWG;
Отправить — отправить файл по электронной почте;
Расчет – вычисление коэффициентов постели;
Поля — отрисовка изополей коэффициентов постели;
Осадка — отрисовка изополей распределения осадок подошвы фундамента;
Поле нагрузок — визуализация изополей нагрузок при неравномерной нагрузке на плиту;
Отчет – формирование отчета;
Сохранить изображение — изображение на экране сохраняется в файле в формате метафайла Windows;
Открыть среду – загрузки в окна моделей площадок строительства;
Сохранить среду – запись в файл параметров среды;
Сохранить среду под другим именем – запись в файл, выбранный пользователем, параметров среды;
Закрыть среду – удаления с экрана (и только) всех окон с моделями площадок строительства, которые ранее были записаны в файл с параметрами рабочей среды;
Recent File – список последних пяти файлов, с которыми работал пользователь;
Файлы рабочей среды – список пяти последних файлов с параметрами рабочей среды;
Выход – завершение работы с программой.

Раздел Редактирование включает следующий набор операций:

Отменить – отмена последней выполненной операции;
Восстановить — повтор отмененной операции;
Габариты – задание габаритных размеров площадки, на которой располагается проектируемое сооружение и другие влияющие на него объекты (эта и все последующие операции в данном разделе дублируют соответствующие кнопки инструментальной панели);
Фундаметная плита — ввод и корректировка внешнего контура фундаментной плиты;
Существующее здание — ввод и корректировка внешнего контура здания, расположенного рядом с проектируемым сооружением и влияющего на него;
Проем — ввод контура проема;
Импорт плиты…;
Переместить — перемещение вершин контуров фундаментной плиты или существующих зданий;
Переместить вершины — корректировка координат вершин фундаментной плиты или существующих зданий;
Повернуть – поворот фундаментной плиты или существующего здания на заданный угол;
Удалить – удаление существующих зданий и/или проемов;
Удалить вершины — удаление одной или нескольких вершин;
Сгладить угол – сглаживание выбранного угла дугой окружности заданного радиуса;
Назначить фундаментную плиту — назначение пятна существующего здания расчетной фундаментной плитой;
Создать скважину — добавление скважины;
Удалить скважину — удаление ранее введенной скважины;
Параметры скважин — вызов диалогового окна, в котором задается информация о грунтах и параметрах скважин;
Нагрузка и отметка подошвы — задание нагрузки на фундаментную плиту (или существующее здание) и отметки подошвы;
Создать область с дополнительной нагрузкой — создать область на фундаментной плите с дополнительной нагрузкой;
Удалить область с дополнительной нагрузкой — удаление области с дополнительной нагрузкой;
Изменить нагрузку на область — изменение значения нагрузки в дополнительной области;
Добавить точку с дополнительной нагрузкой — создание точек, в которых определены значения нагрузки;
Удалить точку с дополнительной нагрузкой — удаление дополнительных точек с заданной нагрузкой;
Точки с дополнительной нагрузкой — редактирование координат и величин нагрузки в дополнительных точках;
Начало координат – перенос начала системы координат;
Точка расчета сжимаемой толщи – задание точки, в которой будет определяться отметка сжимаемой толщи.

Раздел Настройки содержит следующие операции:

Настройки — вызов диалогового окна с параметрами настройки;
Параметры сетки — назначение шага координатной сетки;
Сетка — отображение координатной сетки в рабочем поле;
Координатные оси — отображение координатных осей площадки;
Привязка к сетке — привязка вершин к узлам сетки;
Дополнительные точки — создание на изополях точек, для которых должны быть выведены маркеры со значениями коэффициента постели;
Вершины — отображение маркеров вершин контуров;
Номера вершин — отображение номеров вершин;
Поля нагрузок — отображение изополей нагрузок;
Нагрузки, полученные из SCAD — для моделей, импортированных из SCADа, данная опция позволяет увидеть поля импортированных нагрузок;
Поля для зданий — выбор этой опции позволяет увидеть изополя коэффициентов постели не только под фундаментной плитой, но и в области рядом стоящих зданий;
Журнал — установка или снятие опций показа закладок с именами открытых моделей.

Раздел Вид содержит следующие операции:

Масштаб — изменение масштаба отображения площадки;
Панель инструментов – показать/скрыть панель инструментов;
Строка состояния – показать/скрыть строку состояния;
Таблица вершин – показать/скрыть таблицу с координатами вершин.

Раздел Окно содержит стандартные команды среды Windows для управления отображением окон в многооконном режиме:

Новое окно;
Каскадировать;
Черепица;
Упорядочить иконки.

Из раздела меню Сервис можно вызвать стандартный калькулятор Windows, калькулятор для расчета по формулам, программу преобразования единиц измерения.

Раздел меню Справка включает операции доступа к справочной информации.

Строка состояния

Строка состояния включает три поля: Габариты фундаментной плиты, координаты текущего положения курсора и Расстояние. В первом поле отображаются заданные габариты фундаментной плиты. Во втором поле выводятся координаты курсора. Третье поле используется для вывода расстояния между двумя точками площадки в режиме измерения.

Инструментальная панель

Инструментальная панель содержит набор кнопок, которые дублируют соответствующие операции различных разделов меню.

Указание курсора на кнопку в инструментальной панели активизирует соответствующую операцию или команду. Здесь и далее под указанием курсора будем понимать следующую последовательность действий: подвести курсор к нужному объекту (в данном случае кнопке) и нажать левую клавишу мыши.

Курсоры

Все операции в рабочем поле выполняются с помощью курсора. При перемещении курсора по экрану или при выполнении некоторых команд форма курсора меняется. Например, при выборе команды из меню или инструментальной панели он принимает форму стрелки, при обработке команд — форму песочных часов (курсор ожидания), при работе в рабочем поле — форму перекрестья.

С помощью курсора можно определить расстояние между двумя точками площадки. Для этого следует подвести его к первой точке и нажать левую кнопку мыши. Не отпуская кнопки, переместить курсор во вторую точку. В правой части строки состояния будет указано расстояние между точками (точность указания зависит от установленного количества значащих цифр на странице Единицы измерения окна Настройки). Координаты текущего положения курсора выводятся в строке состояния.

Многооконная среда

Характерной особенностью программы КРОСС является возможность одновременного присутствия в рабочем поле нескольких независимых окон, в каждом из которых может находиться другое сечение. Активизация окон выполняется или с помощью закладок, расположенных в левом нижнем углу рабочего поля, или указанием курсора на окно. Управление всеми окнами осуществляется из одной инструментальной панели. Установленные в панели операции выполняются только в текущем активном окне.

Если в меню Вид активна опция Журнал, то в левом нижнем углу рабочего поля появляются закладки с именами файлов сечений, загруженных в окна рабочей среды. Указание курсором на эту закладку активизирует соответствующее окно.

Сохранение рабочей среды

Состояние настроек каждого окна (рабочей среды) можно сохранить, что позволит следующий сеанс работы с программой начать с автоматического восстановления настроек предыдущего сеанса. Параметры настройки программы записываются в файл, имя которого задается в диалоговом окне Сохранить среду. Операции работы с файлами настройки рабочей среды сосредоточены в меню Файл и включают разделы Открыть среду, Сохранить среду, Закрыть среду и Сохранить среду под другим именем.

Операция Открыть среду используется для загрузки в окна моделей площадок строительства и настроек, записанных в файл. Имя файла, в котором сохраняются параметры среды, выбирается из списка в диалоговом окне Открыть среду.

Операция Закрыть среду служит для удаления с экрана (и только) всех окон с моделями площадок строительства, которые ранее были записаны в файл с параметрами рабочей среды. Если к моменту вызова операции были открыты новые окна с сечениями или внесены изменения в ранее созданные сечения, то появляется окно сообщений, в котором предлагается сохранить изменения. Если дан утвердительный ответ, то все изменения в моделях, ранее записанных в файл среды, будут не только внесены в файлы с моделями, но и в файл с параметрами рабочей среды. Модели площадок строительства в «новых» окнах в файл с параметрами среды записаны не будут. Для их записи следует воспользоваться операцией Сохранить среду или Сохранить среду под другим именем.

Если рабочая среда не загружалась командой Открыть среду, то появляется окно Сохранить среду, в котором следует или выбрать уже существующее имя файла, в который будут записаны параметры среды, или задать новое имя, воспользовавшись для этого соответствующей кнопкой. Аналогично используется операция Сохранить среду под другим именем.

Операции

Новый

Эта операция используется для подготовки новой площадки. В результате ее выполнения появляется новое окно, в котором и формируется площадка.

Открыть

С помощью этой операции выполняется загрузка ранее сформированной площадки. После активизации операции появляется стандартное окно среды MS Windows со списком файлов, имеющих расширение .CRS. Как и в предыдущем случае, площадка загружается в новое окно.

Для предварительного просмотра содержимого файлов площадок следует активизировать маркер Предпросмотр.

Сохранить

Эта операция предназначена для сохранения данных о площадке в файле. Если площадка еще не сохранялась, то после активизации операции появляется стандартное окно Windows, в котором следует ввести имя файла.

Сохранить как…

Эта операция предназначена для сохранения данных о площадке в файле с новым именем. После активизации операции появляется стандартное окно Windows, в котором следует ввести имя файла.

Импорт

Описание конфигурации фундаментной плиты может быть импортировано из файлов формата DXF,DWG системы AutoCAD. Поддерживаются следующие виды графических примитивов:

3DFACE
SOLID
TRACE
LINE
POLYLINE
LWPOLYLINE
ELLIPSE
CIRCLE
ARC

Режим вызывается из пункта Импорт раздела меню Файл. В окне со списком файлов помимо возможности предпросмотра имеется список, в котором нужно выбрать наименование единиц измерения, в которых задавались данные при создании схемы в AutoCAD.

При импорте проверяется условие принадлежности всех вершин одной плоскости и замкнутость контуров. При несоблюдении этих условий импорт прерывается и выдается сообщение об ошибке.

Кроме того, возможен импорт файлов, созданных другими графическими программами (3D Studio Max, Inventor, …).

Операция Импорт позволяет также импортировать данные о геологической структуре (грунты, скважины) из файлов формата geoXML, созданных программой CREDO ГЕОЛОГИЯ. При этом предполагается, что вся информация в таком файле записана с использованием единиц измерения тонны и метры, а все данные о слоях грунта и грунтовых вод заданы интервалами. Если для некоторой скважины имеются данные о нескольких испытаниях, то будут импортированы данные о первом из них. При импорте смежные одинаковые слои грунта объединяются.

Отправить

С помощью данной операции можно отправить файл с информацией о площадке по электронной почте.

Расчет

В результате применения этой операции производится вычисление полей коэффициентов постели. После завершения расчета появляется диалоговое окно Результаты расчета, в котором приводятся максимальное и минимальное значения коэффициента постели, отметка нижней границы сжимаемой толщи и мощность слоя сжимаемой толщи в точке ее определения (если не задано наличие скального основания), среднеквадратичное значение коэффициента постели, среднеквадратичное отклонение коэффициента постели, суммарная нагрузка на фундаментную плиту, максимальная и среднеквадратичная осадка и крен фундаментной плиты. Под креном фундаментной плиты понимается угол между горизонтальной плоскостью и плоскостью, которая в смысле среднеквадратичного приближения наилучшим образом аппроксимирует деформированную дневную поверхность грунтового массива. Кроме того, в окне можно выбрать количество цветовых диапазонов, которые будут использоваться при отрисовке изополей, а при необходимости — и изменить границы интервалов.

Величина среднеквадратичного отклонения позволяет в каждом конкретном случае принимать решение о том, можно ли использовать среднее значение коэффициента постели или следует задавать различные значения по площади плиты.

Кроме того, приводится объем извлеченного грунта, который подсчитан без учета дополнительных земляных работ, необходимых для обеспечения работы оборудования (например, съездов в котлован) и без учета уклона стенок котлована.

В диалоговом окне имеется кнопка С₂, которая позволяет определить два коэффициента постели (Винклера (C₁) и Пастернака (C₂)). Этот расчет производится в предположении, что грунтовой массив однороден в плане.

При этом данные формируются следующим образом. Вычисляется объем каждого из видов грунтов под фундаментной плитой. Каждый из объемов делится на площадь фундаментной плиты и полученное значение интерпретируется как толщина слоя многослойного основания, однородного по координатам X, Y. В результате расчета получаем усредненное значение второго (Пастернаковского) коэффициента постели. Отметим, что данная модель работы грунта отличается от модели, которая используется в программе КРОСС, поэтому не следует удивляться, если полученные значения коэффициента Винклера будут значительно отличаться от тех значений, которые вычислены программой КРОСС даже в случае однородного в плане основания.

Сформировать отчет

После активизации этой операции формируется отчет с результатами расчета. Отчет представляет собой файл в формате RTF (Rich Text Format). После завершения формирования отчета автоматически вызывается приложение, с которым ассоциирован формат RTF (например, MS Word или WordPad). При использовании программы MS Word существенной является его версия (это связано с изменениями формата данных). Версия установленной на компьютере программы задается при назначении параметров настройки

Поля

Операция используется для построения изополей коэффициентов постели.

Элементы управления цветовой шкалой расположены в диалоговом окне Коэффициенты постели, которое появляется одновременно с построением изополей. Они позволяют управлять отображением в зависимости от характера результатов и технических возможностей компьютера. Каждому диапазону результатов, а значит и цвету, соответствует маркер. Если он включен, то на модели будут отображены результаты, входящие в соответствующий диапазон. Отключив маркеры, можно отказаться от цветового отображения части результатов, имеющих несущественные значения анализируемого фактора. Для того чтобы отобразить на экране сделанные таким образом установки, используется кнопка Применить, установленная в нижней части диалогового окна.

Ряд верхних кнопок служит для управления цветовой гаммой шкалы. Смена цветовой гаммы на экране выполняется нажатием кнопки Применить.

Предлагаемые цветовые решения шкал не являются обязательными. Пользователь может заменить любой цвет в шкале или даже всю шкалу и запомнить сделанные изменения для всех последующих сеансов работы. Для этого надо подвести курсор к цветовому квадрату с заменяемым цветом и дважды нажать левую кнопку мыши. При этом открывается стандартная цветовая шкала среды Windows. После выбора цвета нажать кнопку ОК. Новый цвет попадет в цветовую шкалу. Для того чтобы запомнить новую цветовую гамму, используется кнопка Сохранить шкалу. После этой операции новая гамма цветов будет всегда выводиться вместо ранее выбранной.

Для одновременного отключения или включения всех маркеров цветовой шкалы используется кнопка Вкл./Выкл.. Этой кнопкой удобно пользоваться в тех случаях, когда из всего диапазона выбирается только несколько значений. Тогда первой операцией будет отключение всей шкалы, затем включение кнопок с интересующими значениями и нажатие кнопки Применить.

Существенное влияние на возможности получения ровной гаммы цветов оказывают технические возможности компьютера, в частности, объем видеопамяти. Чем больше объем памяти, тем более качественную цветовую гамму можно использовать для работы.

Диалоговое окно с цветовой шкалой может занимать любое место на экране, может быть закрыто (кнопка Закрыть) или вынесено за пределы рабочего поля (если окно программы занимает не все пространство экрана).

Отметим, что в данном режиме при перемещении курсора в области фундаментной плиты в строке состояния выводится значение коэффициента постели в точке, соответствующей положению курсора.

Если необходимо изменить количество цветовых диапазонов, которые будут использоваться при отрисовке изополей или изменить границы интервалов — достаточно установить курсор в область фундаментной плиты и нажать на правую кнопку мыши. При этом появится диалоговое окно Коэффициенты постели, в котором можно внести соответствующие изменения.

В данном режиме можно, кроме того, нажать левую кнопку мыши и получить окно с результатами расчета для точки, на которую указывает курсор. В данном окне приводятся координаты точки, таблица со структурой грунтового массива, коэффициент постели и осадка подошвы плиты. Отметим, что информация об осадке приводится в предположении нулевой жесткости фундаментной плиты.

Дополнительные точки

Если выбрана кнопка Дополнительные точки, то при нажатии левой кнопки мыши вместо окна с результатами на изополях будут в соответствующих точках появляться дополнительные маркеры со значениями коэффициента постели в точках. Убрать эти дополнительные точки можно, нажав правую кнопку мыши. При этом появляется меню, которое дает возможность выбрать одну из двух операций: убрать дополнительные точки или активировать диалоговое окно для изменения параметров шкалы.

Осадки подошвы плиты

В этом режиме выводятся изополя распределения осадок подошвы фундамента. Правила вывода такие же, как и при выводе изополей коэффициентов постели.

Сохранить изображение

Нажатие на эту кнопку приводит к вызову стандартного окна Windows для выбора имени файла. После выбора имени программа сохраняет изображение на экране в файле в формате метафайла Windows (.WMF), который может быть использован в дальнейшем при создании отчетного документа.

Отменить

Нажатие на кнопку Отменить вызывает отмену предыдущей операции. Максимальная глубина истории не ограничена.

Восстановить

Нажатие на кнопку Восстановить вызывает отмену действия последней команды Отмена.

Габариты

Ввод фундаментной плиты выполняется на координатной сетке, габариты которой ограничены размерами площадки. Задание размеров площадки и ее привязка выполняется в диалоговом окне Габариты площадки в единицах измерения, указанных на странице Единицы измерения диалогового окна Настройки.

После выхода из указанного диалогового окна в рабочем поле отображается прямоугольник, ограничивающий габариты площадки.

Фундаментная плита

Ввод внешнего контура фундаментной плиты выполняется путем последовательного указания курсором точек перелома полигона, ограничивающего контур. Каждая точка перелома фиксируется нажатием левой кнопки мыши. Замыкание контура выполняется двойным нажатием левой кнопки мыши. При этом последняя точка перелома соединяется с первой, и на экране отображается очертание плиты.

Положение точек перелома может быть произвольным или привязанным к ближайшему узлу сетки. Настройка вида привязки выполняется в меню Настройки. При отсутствии привязки во втором поле строки состояния выводятся текущие координаты курсора. Если активна опция Привязка к сетке, то в поле строки состояния выводятся координаты ближайшего к курсору узла сетки.

SCAD. Кросс