[Ryntik]

Добрый день!
Проектируется каркасно связевое многоэтажное здание. Проектировать надо по Российским нормам. При изучении Вашего «СП.16.133330.2011. Стальные конструкции.» появились вопросы:
В каком случае и как необходимо учитывать эффекты второго порядка(а именно большие горизонтальные перемещения, от которых появляются значительные изгиб.моменты от вертикальных нагрузок)? В еврокоде по этому вопросу есть предельные значения, так же имеется несколько вариантов учета эффектов второго порядка(в случае необходимости). К примеру я провел расчет здания в упругой постановке, без учета геом.нелинейности, получил внутренние усилия в колоннах. Далее проверяю устойчивость колонн с учетом коэфициента устойчивости. Этот коэфициент, как я понимаю, учитывает 1) потерю устойчивости при строго центральном сжатии(по Эйлеру), 2) начальные несовершенства(неточность монтажа, другие случайные эксцентрецитеты). Или те самые эффекты второго порядка каким то образом заключены в коэффициентах расчетных длин сжатых элементов? Так, в талице 31. СП.16.133330.2011, даются ф-лы по определинию этих коэффициентов, отдельно для свободных рам(как понимаю незакрепленных), и несвободных(закрепленных). Тогда вопрос как определить, свободен ли каркас или нет? Из пункта 4.2.4 систему следует считать раскрепленной, если конструкция раскрепления не менее чем в 5 раз уменьшает горизонтальные перемещения системы. Если у меня весь каркас шарнирный, и без связей он был бы подвижной системой, то отсюда вывод, что такой связевый каркас будет всегда закрепленным. Условие закрепленности и незакрепленности это наверное и есть условия учета или неучета эффектов второго порядка?

[Vavan Metallist]

Если весь каркас шарнирный - то вс более менее просто. Все коэффициенты расчетных длин равны 1, сечения элементов подбираются с учетом фи которое учитывает начальные несовершенства.

[Ryntik]

и в этом случае неважно значение вертикальных нагрузок от каждого этажа, значение горизонтальных нагрузок, значения горизонтальных перемещений каждого этажа? т.е. необходимость учесть дополнительные усилия по деформировонной схеме лежит на совести конструктора и это никак не регламентируется? У Вас есть пункт 4.2.5, что такие эффекты, как правило, надо учитывать. Трудно понять, надо или не надо. Как правило, или как исключение. Если правило(да и исключение тоже), то какое? И в чем тогда смысл определения типа конструкции, как закрепленной, или незакрепленной? Этот тип необходим лишь для определения расчетной длины?

[Vavan Metallist]

Сообщение от Ryntik У Вас есть пункт 4.2.5

Offtop: Не у нас, но у нас все то же самое
Лично я бы этот пункт из СП российского убрал. А последний абзац вообще в обязательно порядке как вредительский.
У вас пространственный связевый каркас. Его отдельные элементы проверяются по СП (СНиПу) понятно как. А вот пр расчете всего здания обратите внимание на п.10.3.5 актуализированного СНиПа. Там применительно к рамному каркасу, но думаю к связевому тем более подойдет. Тоесть все здание если оно более менее простой формы проверяете как решетчатый стержень. Если сложной формы здание - то тут вам дорога в нелинейности.

Сообщение от Ryntik В каком случае и как необходимо учитывать эффекты второго порядка(а именно большие горизонтальные перемещения, от которых появляются значительные изгиб.моменты от вертикальных нагрузок)?

Обычно в случае свободной рамы с относительно гибкими элементами очень полезен расчет по деф. схеме.

Сообщение от Ryntik В еврокоде по этому вопросу есть предельные значения, так же имеется несколько вариантов учета эффектов второго порядка(в случае необходимости).

Это в еврокоде, у нас в СНиПе нет такой регламентации.

Сообщение от Ryntik К примеру я провел расчет здания в упругой постановке, без учета геом.нелинейности, получил внутренние усилия в колоннах. Далее проверяю устойчивость колонн с учетом коэфициента устойчивости.

И более ничего Вы по нашим нормам проверить не сможете.

Сообщение от Ryntik Этот коэфициент, как я понимаю, учитывает 1) потерю устойчивости при строго центральном сжатии(по Эйлеру), 2) начальные несовершенства(неточность монтажа, другие случайные эксцентрецитеты). Или те самые эффекты второго порядка каким то образом заключены в коэффициентах расчетных длин сжатых элементов?

Вообще этот к-т не учитывает устойчивость по Эйлеру, т.к. при реальных гибкостях стержней(60-120) формула Эйлера порядочно грешит не в запас. Эти к-ты были получены не из формулы Эйлера, а из расчета центально сжатого стержня по деф. схеме с учетом начальных несовершенств. Те эффекты, о которых Вы говорите, действительно заключены в фи, но только "локально", в пределах одного элемента, и они не дают возможности определения истинных реакций в закреплениях этих элементов(например, для стойки-консоли, при центральном сжатии, с помощью СНиП невозможно вычислить изгибающий момент в заделке)

Сообщение от Ryntik Тогда вопрос как определить, свободен ли каркас или нет?

Можно сказать так :
Каркас свободен, если его общая устойчивость обеспечивается всеми элементами каркаса одновременно. Вклад каждого элемента в удержание каркаса зависит от жесткости каждого из элементов и условий сопряжения этого элемента с примыкающими элементами. Каркас закреплен, если если его общая устойчивость обеспечивается, специально предназначенной для этого, связевой конструкцией(связевый блок, диафрагма жесткости и т.п).

Сообщение от Ryntik Из пункта 4.2.4 систему следует считать раскрепленной, если конструкция раскрепления не менее чем в 5 раз уменьшает горизонтальные перемещения системы.

Суть этого ориентировочного критерия в том, чтобы инженер мог наверняка определиться с потребной жесткостью удерживающей конструкции, а именно такой, что при включении в работу рамы этой конструкции, горизонтальная жесткость всей рамы повышалась не менее, чем в 5 раз. Остальные элементы рамы, в таком случае, можно считать теряющими устойчивость локально и не вынужденно другими элементами, со всеми вытекающими.

Сообщение от Ryntik Если у меня весь каркас шарнирный, и без связей он был бы подвижной системой, то отсюда вывод, что такой связевый каркас будет всегда закрепленным.

Да, всегда должен быть раскрепленным. При этом жесткость закрепляющей конструкции должна обеспечивать предельно допустимые горизонтальные перемещения верха рамы, см. Снип "нагрузки и воздействия".

Сообщение от Ryntik Условие закрепленности и незакрепленности это наверное и есть условия учета или неучета эффектов второго порядка?

Нет, это не условия. Еще раз, СНиП не регламентирует вообще расчеты деформированной схеме в явном виде. Проверки СНиП сводят все к тому, что если все элементы системы устойчивы, значит устойчива система вцелом.

Сообщение от Ryntik У Вас есть пункт 4.2.5, что такие эффекты, как правило, надо учитывать.

Да, таких оборотов в наших нормах полно На данный момент это просто некоторая подстраховка нормотворцами своих пятых точек опоры. Типа учитывать по идее нужно, но вопрос когда и как(а также ответственнось за учет/неучет в расчете этих моментов), перекладывается на голову проектировщика.

Сообщение от Ryntik Это тип необходим лишь для определения расчетной длины?

Да.

[Ryntik]

в плане прямоугольник, да вот только элементы связей не совсем симметричны, соответственно и центр изгиба сечения здания не совпадает с его центром тяжести. Насчет нелинейности, Vavan Metallist, вы имели ввиду ее учета лишь при оценке общей устойчивости?

Palexxvlad, большой паклон за столь подробный ответ.

Вообще этот к-т не учитывает устойчивость по Эйлеру, т.к. при реальных гибкостях стержней(60-120) формула Эйлера порядочно грешит не в запас. Эти к-ты были получены не из формулы Эйлера, а из расчета центально сжатого стержня по деф. схеме с учетом начальных несовершенств.

помоему для стали С355 ф-ла Эйлера применима при гибокости где то более 80. Обычно с такими гибкостями и работаем как мне помнится, расчет внецентренно сжатых элементов проводится как сжатого стержня по деф.схеме, а центрально сжатых - Эйлер + Несовершенства, иными словами коэф. продольного изгиба есть перемножение двух коэф. Хотя не важно.

Проверки СНиП сводят все к тому, что если все элементы системы устойчивы, значит устойчива система вцелом.

Т.е. в моем случае 1. обычный линейный расчет для определения усилий 2. проверка сжатых(внецентренно сжатых элементов) по ф-лам СП, и коеф. расчетной длины колонн равном единице(при закрепленном каркасе и шарнирных закреплениях)?

[3MEi86]

Я думаю, что если рама при линейном расчете имеет перемещения не более предельно допустимых , указанных в нормах, то достаточно линейного расчета, а если перемещения каркаса здания более допустимых, то следует считать по деф. схеме с учетом геометрической нелинейности.

[Vavan Metallist]

Сообщение от Ryntik Проверки СНиП сводят все к тому, что если все элементы системы устойчивы, значит устойчива система вцелом.

Это слишком примитивная трактовка. Правда в том, что СНиП, возможно, не так широко охватывает все возможные ситуации как Еврокоды. Но если бы было так - в СНиПе не был бы заложен расчет составных стержней как единого целого, а только поясов отдельно, и решетки отдельно. Не было бы вышеупомянутого мной пункта 10.3.5.
Другое дело, что здание автора как единое целое по СНиПу можно расчитать только если это в плане прямоугольник, состоящий из 4-ех поясов соединенных решеткой. Тогда все по СНиПу считаемо. Мы ведь считаем по СНиПу башни.

Сообщение от Vavan Metallist Это слишком примитивная трактовка. Правда в том, что СНиП, возможно, не так широко охватывает все возможные ситуации как Еврокоды. Но если бы было так - в СНиПе не был бы заложен расчет составных стержней как единого целого, а только поясов отдельно, и решетки отдельно. Не было бы вышеупомянутого мной пункта 10.3.5.

Вышеупомянутый Вами пункт 10.3.5. просто допускает упрощение рамы с целью расчета на общую устойчивость путем приведения ее к элементарному стержню. Это упрощение действует только при определенном соотношении высоты к ширине. Все остальные случаи рам считаются только так, что

Сообщение от palexxvlad если все элементы системы устойчивы, значит устойчива система вцелом.

А всегда ли это так? И всегда ли будут правильно определены внутренние усилия и нагрузки на фундамент(что самое важное) при расчете рам таким путем?

[Vavan Metallist]

Сообщение от palexxvlad Это упрощение действует только при определенном соотношении высоты к ширине

Внимательно пункт прочитайте. Во первых он не регламентирует никакое упрощение. А во вторых не при "определенном соотношении", а при соотношении высоты к ширине больше 6. И означает этот пункт, что в раме, отношение высоты к ширине у которой меньше 6 достаточно проверить только ее отдельные элементы, а при соотношении больше 6 надо проверять ее на общую устойчивость как составного стержня с планками.

Сообщение от Vavan Metallist Внимательно пункт прочитайте.

Тогда Вы внимательо прочитайте мое сообщение

Сообщение от Vavan Metallist Во первых он не регламентирует никакое упрощение, скорее наоборот.

Если рама= стержень, что же это , как не упрощение.

...должна быть проверена общая устойчивость рамы в целом как составного стержня, защемленного в основании и свободного вверху.

Сообщение от Vavan Metallist А во вторых не при "определенном соотношении", а при соотношении высоты к ширине больше 6.

Больше 6-ти - разве не определенное соотношение?

[Vavan Metallist]

Пункт СНиПа который допускает упрощение выглядел бы приблизительно так: "При соотношении высоты к ширине больше равно 6 необходимо проверить общую устойчивость рамы. Допускается проверять ее как защемленный стержень...бла..бла по тексту". А в данном конкретном случае СНиП не упрощает, а указывает: "надо проверять так-то". А четко упрощающими есть например последний абзац указанного выше п. 4.2.5, второй абзац. п.10.3.2 и др. А если следовать вашей логике - то весь СНиП надо называть упрощением. Что, кстати, будет абсолютной правдой .

Сообщение от Vavan Metallist Пункт СНиПа который допускает упрощение выглядел бы приблизительно так: "При соотношении высоты к ширине больше равно 6 необходимо проверить общую устойчивость рамы. Допускается проверять ее как защемленный стержень...бла..бла по тексту".

Vavan Metallist, это игра слов и не более того. Суть от этого не меняется. Высокая башня теряет устойчивость подобно стержню, поэтому можно ее заменить стерженм. Невысокая рама теряет устойчивость по-другому, поэтому ее нужно считать по-другому. СНиП регламентирует только один способ такого расчета - поэлементный. Еврокод дает два - поэлементный и общий по деформированной схеме, а также однозначный критерий необходимости(ее отсутствие) выполнять последний. Вот и все.

[Geter]

Offtop: всегда было интересно, как иностранные проектировщики МК смотрят на наш СНиП. Судя по сообщениям, автор смотрит так-же, как я и предполагал

[Ryntik]

Сообщение от 3MEi86 Я думаю, что если рама при линейном расчете имеет перемещения не более предельно допустимых , указанных в нормах, то достаточно линейного расчета, а если перемещения каркаса здания более допустимых, то следует считать по деф. схеме с учетом геометрической нелинейности.

но ведь не одни только гор.перемещения должны влиять на необходимость нелинейного расчета, но и значения вертикальных сил, к примеру. А точнее, соотношение вертикальных и горизантальных.(ну и гор.перемещений кончно)

Сообщение от Vavan Metallist Другое дело, что здание автора как единое целое по СНиПу можно расчитать только если это в плане прямоугольник, состоящий из 4-ех поясов соединенных решеткой.

а каким образом при расчете на общую устойчивость здания, как сотавного стержня, я должен учитывать начальные несовершенства?
насчет соотношения высоты к ширине, помоему это как раз применимо только в рамном каркасе. в моем случае, когда все колонны и все балки имеют шарнирные соеднинения, то колонны вроде как и не имеют никакого дела к общей устойчивости, т.е. каждая колонна теряет устойчивость локально, и это никак не сказывается на потери устойчивости всей системы. Здесь на общую усотйчивость, я думаю, влияет лишь геомметрия плоских и пространственных связевых ферм, их жесткость и располжение относительно центра тяжести здания. по крайней мере из расчетов на устойчивость здания в Роботе, в моей схеме наблюдаются лишь локальная потеря устойчивости найболее нагруженных колонн первого этажа.

[3MEi86]

palexxvlad, я так понял, что Vavan Metallist, хочет сказать, что для зданий с соотношением высоты к ширине менее 6 нужно проверять устойчивость только отдельных элементов входящих в состав здания. А при соотношении высоты к ширине более 6 надо проверять не только устойчивость отдельных элементов, но и устойчивость всего здания в целом, как составного стержня. Таким образом получается, что в первом случае проверка отдельных эл-ов рамы является необходимым и достаточным условием, а во втором случае необходимыми и достаточными условиями должно быть два варианта проверки (как по отдельным элементам, так и рамы в целом, как составного стержня). В этом я с Vavan Metallist, солидарен.
P.S. другое дело, что может ли быть такое, что отдельные элементы здания проходят по устойчивости, а рама, как составной стержень, не будет проходить по устойчивости ? Не знаю, с таким пока, что ещё не сталкивался.

Сообщение от 3MEi86 palexxvlad, я так понял, что Vavan Metallist, хочет сказать, что для зданий с соотношением высоты к ширине менее 6 нужно проверять устойчивость только отдельных элементов входящих в состав здания. А при соотношении высоты к ширине более 6 надо проверять не только устойчивость отдельных элементов, но и устойчивость всего здания в целом, как составного стержня.

И я так понял Vavan Metallist.

Сообщение от 3MEi86 Таким образом получается, что в первом случае проверка отдельных эл-ов рамы является необходимым и достаточным условием...

Необходимым и достаточным для чего? Для обеспечения общей устойчивости рамы? Возможно. Для определения внутренних усилий и реакций в связях - не может быть достаточным. Во всяком случае, не всегда.

Сообщение от 3MEi86 другое дело, что может ли быть такое, что отдельные элементы здания проходят по устойчивости, а рама, как составной стержень, не будет проходить по устойчивости ?

Конечно может, иначе бы не появился этот п. 10.3.5 в актуализированном СНиП.

[Ryntik]

добрый вечер я снова с глупым вопросом по поводу СП. Скажем имеется то самое каркасное здание с диафрагмой жесткости(железобетонная лестничная шахта). Колонны каркаса стальные(и довольно гибкие). Под сжимающей нагрузкой в узлах колонн появляются условные горизонтальные силы(как я полагаю это распорные силы, которые появляются ввиду наличия начальных несовершенств.) В соответствии с СП, учитываются ли эти силы(в дополнение к другим горизонтальным нагрузкам, например ветру) к примеру при расчете прочности железобетонной диафрагмы и жесткости здания в целом? Если да, то какие упрощенные методы вы используете(в соответствии с нормами) для учета данного обстаятельства(в еврокоде таковыми являются условная горизантальная сила, или горизонтальное смещение узлов на определенную велечину). Если же нет, то зачем к примеру в расчете соединения профнастила с поясом сжатой фермы данная условная сила учитывается?

[Geter]

Фиктивные поперечные силы, вызываемые потерей устойчивости поддерживаемого элемента (ВП фермы) учитываются отдельно из расчетной схемы (упругая постановка) вы их не получите.
Фактические поперечные силы, равно как и моменты и продольные силы должны учитываться при проверке прочности и устойчивости элементов напрямую согласно СП.
Таких вещей как P-d эффект, учет эффектов 2-го порядка, критерии их учета и прочее в российской практики нет. Кстати, в ваших нормах вы вполне можете их не учитывать.
(есть два подхода 1) учет начальных несовершенств и всего прочего, нелинейный расчет - затем подбор элементов только по прочности
2) Упругий расчет - затем подбор элементов на прочность и устойчивость с расчетными длинами и экспериментальными коэффициентами (alfa-chart для колонн у вас).

[Ryntik]

Сообщение от Geter Кстати, в ваших нормах вы вполне можете их не учитывать. (есть два подхода 1) учет начальных несовершенств и всего прочего, нелинейный расчет - затем подбор элементов только по прочности 2) Упругий расчет - затем подбор элементов на прочность и устойчивость с расчетными длинами и экспериментальными коэффициентами (alfa-chart для колонн у вас)

ну это только вы так думаете. почитайте 'наши' нормы(еврокод) внимательнее.