[Itoshii]

Проектирую стальную арку фермой из замкнутых сечений в сейсмике 9 баллов.
Арка сама лёгкая, но несет некоторые достаточно тяжёлые нагрузки.

Согласно СП 14 2018 года принял по Таблице 5.2 - Коэффициент К1 учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений К1=0,25, что искусственно уменьшает сейсмические силы инерции в 4 раза и допускает пластические деформации.
"2 Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации и повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию, при обеспечении безопасности людей и сохранности оборудования, возводимые: - со стальным каркасом без вертикальных диафрагм или связей."

Согласно "Рекомендации по расчету металлических рамных каркасов на сейсмические воздействия с учетом образования пластических шарниров" для колонн каркасов не рекомендуется допускать пластические деформации, а для балок рекомендуется укреплять узлы балок для отдаления сварных швов от пластических деформаций.
Требования по выносу напряжений превышающих Ry у сварных швов есть также в СП 16.
Также зарубежом, видимо, есть практика устройства пластических шарниров ослаблением сечений.

Вижу единственный алгоритм для гарантированного увода пластики от узлов и сварных швов:
1) Считаем с К1=0,25, получаем усилия, сечения арки, считаем узлы.
2) Считаем с К1=1, получаем повышенные усилия. На них считаем узлы. Если в узле получается пластика, то только для этих выбранных узлов изменяем узел локально укрепляя сечение элементов и узлы до тех пор пока пластика при К1=1 не исчезнет.

При этом конструкция в целом будет рассчитана на К1=0,25, а некоторые выбранные узлы на К1=0,5...1.
Правильно ли придумал методику с этими итерациями ? Стоит ли так делать ?


Далее, согласно приведенным "Рекомендациям..." для колонн каркасов не рекомендуется допускать пластические деформации.
Для стальной арки это означает, что пластические деформации не рекомендуются в поясах и раскосах арки.
То есть автоматически приводит к расчёту арки с К1=1. Так на какой же К1 считать арку в целом ?
Подскажите, кто что думает на эту тему.

[Бахил]

В случае с сейсмикой вся "пластика" уже учтена в К1.

[IBZ]

Сообщение от Бахил В случае с сейсмикой вся "пластика" уже учтена в К1.

Откуда такой вывод ? Как это сопоставить с требованием отсутствия сварных швов в зоне пластики?

При реальном проектировании, чтобы избежать всяческих кривотолков норм, все конструкции считают и проверяют сечения обычно просто в упругой стадии с единым коэффициентом К1 и с использованием коэффициентов условий работы по таблице 6 СП 14.13330.2014. Ну при ПЗ, по крайней мере. Что делать при расчёте на МРЗ, по моему, толком не знают сами авторы норм ...

[Бахил]

IBZ, не употребляй безалкогольное пиво.

[Нубий-IV]

Сообщение от Бахил IBZ, не употребляй безалкогольное пиво

Каждый зашедший в эту тему, прежде чем ответить, должен принять для храбрости. Вот, зацените и мою траву.

Сообщение от IBZ Как это сопоставить с требованием отсутствия сварных швов в зоне пластики

Это требование означает, что пластика таки будет, но не должна пройти по сварке или по колонне. Если пластический шарнир возник в прокате - десяток-другой циклов колебания при сейсмике он переживет. Если шарнир возник в шве стыка - после нескольких циклов он разрушится. Шарнир в колонне приведет к потере устойчивости колонны. Т.е. я читаю требование так: предохранитель в виде пластического шарнира нужен, но он должен располагаться в безопасном месте.

Сообщение от IBZ При реальном проектировании, чтобы избежать всяческих кривотолков норм, все конструкции считают и проверяют сечения обычно просто в упругой стадии

И в учебниках (Корчинский, Поляков), и в вышеупомянутых рекомендациях пишут одно и то же: зоны пластических деформаций и зоны разрушения - это поглотители энергии. Чем больше энергии ушло в трещины и пластические шарниры, тем меньше ее осталось на перемещения и упругие деформации, тем меньше будут усилия в несущих конструкциях. Графики коэффициента динамичности построены для стандартного 5%-го упругого поглощения на трение, т.е. для K=1, без пластики. Если повреждения не допускаются - то нагрузки так и берутся с коэффициентом K=1. Если повреждения допускаются - усилия уменьшатся.

Но вот сама таблица выглядит очень грубо - либо пластика есть, либо ее нет, а разброс усилий при этом в 4 раза. Вот Мкртычев и К° поигрались в современных программах со всякими нелинейными сейсмиками (типа сделали МРЗотный расчет), и для обычной многоэтажки получили интересный результат: верхние этажи нагрузку-то создают, а энергию - не поглощают, потому что вся пластика на нижнем этаже собрана. И вывод у них ожидаемый: расчет на МРЗ с расчетом на ПЗ не сходятся, причем сильно. Между прочим, для высоких труб в СП тоже повышающий коэффициент взят - а это же прямой аналог многоэтажки.

Конкретно для арки при большой нагрузке вопрос-то справедливый. Сейсмическая нагрузка от массы будет честная, а поглотитель энергии - в каком-нибудь одном сечении получится. Это же не каркас, где десять этажей, на каждом по 100 ригелей, и в каждом из них по 2 шарнира. У меня тоже есть подозрение, что коэффициент может получиться ближе к 1, чем к 0.25. Но из доказательств - только легкое жжение в районе фундамента.

[Бахил]

Сообщение от Нубий-IV Это требование означает

Как-то так, да. Но не совсем.

[IBZ]

Сообщение от Нубий-IV Это требование означает, что пластика таки будет, но не должна пройти по сварке или по колонне. Если пластический шарнир возник в прокате - десяток-другой циклов колебания при сейсмике он переживет. Если шарнир возник в шве стыка - после нескольких циклов он разрушится. Шарнир в колонне приведет к потере устойчивости колонны. Т.е. я читаю требование так: предохранитель в виде пластического шарнира нужен, но он должен располагаться в безопасном месте.

Вся печаль тут состоит в том, что пластический шарнир при сейсмике может возникнуть где угодно. Вот, например, рама с жесткими узлами. Максимальные моменты в ригелях находятся в сварных узлах. Логично предположить, что потенциальный пластический шарнир нужно располагать в непосредственной близости от узлов. Но войдет ли в пластику при сейсмическом толчке именно это сечение - очень большой вопрос. Ведь при сейсмическом крене или повороте фундаментов может возникнуть ситуация, когда сейсмика в сумме со статическими нагрузками вызовет смещение максимального момента к центру и именно там и возникнет пластика.

Установка "предохранителя" может привести к необходимости принятия большего сечения, так как вполне возможен случай, когда Таuх > 0.9Rs и/или. Tauy > 0.5Rs и считать ослабленное сечение с учетом пластики вообще нельзя. Это означает, что ослабленное сечение должно остаться в упругой стадии. Получается замкнутый круг: ослабляем сечение, чтобы в нем возникла пластика, допустить которую мы не имеем права

Кроме того местные ослабления сечений могут весьма негативно повлиять на сечение, вызывая в нем концентраторы напряжений, учесть которые в обычном расчёте весьма проблематично.

Сообщение от Нубий-IV Но вот сама таблица выглядит очень грубо - либо пластика есть, либо ее нет, а разброс усилий при этом в 4 раза

Про обоснованность расчётов на сейсмику тут год-два назад была довольно большая тема. Искать и повторяться лень.

Сообщение от Нубий-IV Конкретно для арки при большой нагрузке вопрос-то справедливый. Сейсмическая нагрузка от массы будет честная, а поглотитель энергии - в каком-нибудь одном сечении получится

Неясность места расположения "предохранителя" для такой конструкции против обычной рамы еще более усугубляется.

[Бахил]

Offtop: IBZ, безалкогольное пиво до добра не доведёт.
Считайте по СП 14 и будет вам всем счастье. И нечего фантазировать.
Насчёт сварки, почитайте пособия к СНиП II - 7-... Хоть они и древние, но актуальность не потеряли.

[IBZ]

Offtop:

Сообщение от Бахил fftop: IBZ, безалкогольное пиво до добра не доведёт.

Offtop: Опять пальцем в небо

[nick.klochkov]

Сообщение от IBZ Ведь при сейсмическом крене или повороте фундаментов может возникнуть ситуация, когда сейсмика в сумме со статическими нагрузками вызовет смещение максимального момента к центру и именно там и возникнет пластика.

забавно) и довольно мутно

[Tamerlan_MZO]

Вероятно, подробного разбора такой темы в литературе не найти.
В нормах неоднозначно написано. Пора задуматься о сборнике вопросов-ответов.

[IBZ]

Сообщение от nick.klochkov и довольно мутно

А весь расчёт на сейсмику именно такой. Поэтому

Сообщение от Бахил Считайте по СП 14 и будет вам всем счастье. И нечего фантазировать.

Правда, этот совет не поможет при попытке посчитать на МРЗ

[nick.klochkov]

Сообщение от IBZ весь расчёт на сейсмику именно такой. Поэтому ...

природа по своей сути - рациональна
и в первую очередь "рванет" там, где "тонко", а не будет "искать" сложных путей
к тому же и СП это подтверждает)

[Бахил]

Сообщение от IBZ Правда, этот совет не поможет при попытке посчитать на МРЗ

А тебе никто и не разрешит считать здания, подпадающие под МРЗ.
А если очень хочется, то можешь посчитать с К1=1.
На самом деле никаких ПЗ и МРЗ не существует - есть два метода расчёта: в частотном диапазоне и во временной области.
Во временной области (МРЗ) обычно считают с учётом развития неупругих деформаций.
Расчёт в частотном диапазоне (ПЗ) - спектральный метод на одно направление сейсмического воздействия с корректировкой неупругих деформаций К1.
Это всё, что вам необходимо знать.

[IBZ]

Сообщение от nick.klochkov и в первую очередь "рванет" там, где "тонко", а не будет "искать" сложных путей к тому же и СП это подтверждает)

В том то и дело, что СП ничего не подтверждает. При любом землетрясении (в том числе и при 5-6 баллах, учет которых не требуется вовсе) падает то, что должно стоять и наоборот. Не можем мы (и не только мы) на сегодня точно определить где "тонко".

Сообщение от Бахил А тебе никто и не разрешит считать здания, подпадающие под МРЗ.

А что, есть запрет? Хотя я сам в отсутствии спецпрограмм не возьмусь за эту ерунду.

[Бахил]

А ты почитай внимательно СП 14. Какие здания подпадают под МРЗ.
А также раздел 4. Есть интересные моменты.

[IBZ]

Сообщение от Бахил А ты почитай внимательно СП 14. Какие здания подпадают под МРЗ. А также раздел 4. Есть интересные моменты.

Я знаю тут только один прямой запрет проектирования с сопровождением компетентной организации - здания высотой более 75 метров. При этом учет МПЗ вполне может быть необходимым и при существенно меньших высотах. Да и уточнения, что есть компетентная организация не приведено. Никаких иных запретов я не ведаю, но раз Вы пишете, то, видимо, знаете. Просветите, плиз, убогих.

[Бахил]

Сообщение от IBZ Никаких иных запретов я не ведаю,

Offtop: Да я бы тебе и ПЗ не доверил проектировать.

[Itoshii]

IBZ, Бахил, и все все все спасибо большое за ваши мнения и ссылки на нормы и книги.
Недавно читал ваши дебаты в соседней ветке про расцентровку раскосов ферм. К сожалению ту тему уже закрыли. Прошу вас не закрывать эту тему.

[IBZ]

Сообщение от IBZ раз Вы пишете, то, видимо, знаете.

Сообщение от Бахил Да я бы тебе и ПЗ не доверил проектировать.

Offtop: ... А в Америке негров линчуют ... Велик и могуч русский язык: как много способов сказать "не знаю"

[Бахил]

Последний раз для особо продвинутых експертов:
сейсмику определяем по СП 14 для ПЗ
сечения проверяем по прочности исключительно в упругой стадии
и никаких глупостей типа

Сообщение от IBZ с учетом пластики

Если кому-то приспичит считать по МРЗ, то К1 = 1. Всё остальное то же самое.