[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.

[Tamerlan_MZO]

Считать все с К1=0,25. Иначе нет смысла в понижающих коэффициентах.

[IBZ]

Сообщение от Itoshii "Рекомендации по расчету металлических рамных каркасов на сейсмические воздействия с учетом образования пластических шарниров"

Интересная брошюрка, демонстрирующая подходы к расчёту на сейсмику 45 лет назад .

Все расчёты по определению сейсмических усилий производятся с использованием единых коэффициентов. А вот дальше проверка сечений производится по соответствующим формулам с учетом дополнительных коэффициентов условий работы. При этом формулы для сварных швов в принципе не предусматривают развития пластики. Так что, если швы проходят, всё в порядке, не проходят - извольте увеличить. Сами же сечения считайте с учетом пластики, когда нормы это дозволяют. "И это всё, ребята " (с)

[Нубий-IV]

Авторы книги "Мкртычев, О. В. Проблемы учета нелинейностей в теории сейсмостойкости (гипотезы и заблуждения) : монография / О. В. Мкртычев, Г. А. Джинчвелашвили. ‒ Москва : МГСУ, 2012." по результатам новомодных расчетов по акселерограммам тоже такие выводы делают.

[Бахил]

Сообщение от IBZ Сами же сечения считайте с учетом пластики, когда нормы это дозволяют.

Но только не на особое сочетание.

Сообщение от Нубий-IV Авторы книги "Мкртычев

Сборник банальностей и глупостей.

[IBZ]

Сообщение от Бахил Но только не на особое сочетание.

И где конкретно в нормах (пункты) об этом говорится ??

[Itoshii]

Большое спасибо.

Хорошо, а как соблюсти СП 14 п. 6.9.2 ?
Ведь по определению К1=0,25 допускает пластику, причем неизвестно где, но много где. И это много надо же как-то набрать, чтобы ломалось.
Никак ? Зачем тогда было писать требование про швы и пластику ?

СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах.
6.9 Особенности проектирования зданий со стальным каркасом
6.9.2 Стыки колонн следует, как правило, относить от узлов и устраивать в зоне действия наименьших изгибающих моментов.
В колоннах рамных каркасов на уровне ригелей должны быть установлены поперечные ребра жесткости. Зоны развития пластических деформаций в элементах стальных конструкций должны быть вынесены за пределы сварных и болтовых соединений.

А эти зоны развития при К1=0,25, получается, не образуются, а при реальном землетрясении образуются неизвестно где.
Может быть стоит заложить потенциальные пластические шарниры (уточнение или подрезка сечений) ?
Просверлить и заварить тонким листом, например. Или недосверлить. Наделать риски.
Но у меня арка. Если сложится сечение, то сложится и вся арка.

[Tamerlan_MZO]

Сообщение от Itoshii Зоны развития пластических деформаций в элементах стальных конструкций должны быть вынесены за пределы сварных и болтовых соединений.

Речь о специально заложенных местах.

Сообщение от Itoshii Но у меня арка. Если сложится сечение, то сложится и вся арка.

Тогда считайте с К1=1, если заказчик согласится.

[Бахил]

Сообщение от Itoshii Зоны развития пластических деформаций в элементах стальных конструкций должны быть вынесены за пределы сварных и болтовых соединений.

Что непонятно? Максимальные напряжения должны быть вне зоны соединения.
А уж как обеспечить - твои проблемы.

Сообщение от IBZ И где конкретно в нормах (пункты) об этом говорится ??

Ну ты же вроде експерт - вот сам и посмотри условия при которых пластичность не допускается в СП 16.

[IBZ]

Сообщение от Бахил Ну ты же вроде експерт - вот сам и посмотри условия при которых пластичность не допускается в СП 16.

Ранее озвученное условие

Сообщение от Бахил Но только не на особое сочетание.

мне не известно.

Вот думал, что может Бахил просветит. Да где там. Впрочем, всё как всегда: ляпнул и в кусты, а там хоть трава не расти

[Бахил]

Пункт 8.1. Или ты СП 16 игнорируешь?
Для справки: сейсмика не является "статической нагрузкой".
Ну а дальше сам.
Offtop: Слов нет...

[IBZ]

Сообщение от Бахил Пункт 8.1. Или ты СП 16 игнорируешь? не является "статической нагрузкой".

В каком СП 16. В СП 16.13330.2017 об этом ни слова нет. Опять пальцем в небо

[fktstv]

IBZ, разве то, что балки 2-го и 3-го класса следует применять только для статических нагрузок, не означает, что в сейсмике следует использовать только балки 1-го класса, рассчитываемые в пределах упругих деформаций?

----- добавлено через ~4 мин. -----
По прил. В:

Конструкции относятся к подвергающимся воздействию динамических нагрузок, если отношение абсолютного значения нормального напряжения, вызванного динамической нагрузкой, к суммарному растягивающему напряжению от всех нагрузок в том же сечении а>0,2

[IBZ]

Сообщение от fktstv IBZ, разве то, что балки 2-го и 3-го класса следует применять только для статических нагрузок, не означает, что в сейсмике следует использовать только балки 1-го класса, рассчитываемые в пределах упругих деформаций?

И где это написано? По крайней мере не в пункте, на который сослался Бахил и не в приложении "В", в котором речь идет о совершенно других группах.

[fktstv]

Сообщение от IBZ И где это написано?

Offtop: Я не настоящий сварщик. Да я только уточнить. В сейсмике пока проектировать не доводилось.

[Бахил]

IBZ, прикалываешься?
Или ты тоже новые СП не воспринимаешь?
Хорошо, возьмём старый добрый СНиП II-23-81*. Надеюсь он у тебя есть.
п. 5.18 "...несущих статическую нагрузку..."
п. 5.28 " ...не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок..."
В "актуализированном" всё то же самое.
Сейсмика - динамическая нагрузка. Запомни, а лучше запиши. Действует непосредственно на все элементы.

[IBZ]

Сообщение от Бахил В "актуализированном" всё то же самое.

Ну и где же ссылки?

Сообщение от Бахил Сейсмика - динамическая нагрузка. Запомни, а лучше запиши. Действует непосредственно на все элементы.

Сейсмика по сути динамическая нагрузка. Вот только непосредственно действует она в подавляющем большинстве случаев только на фундамент. На всё остальное исключительно через "посредников". Запиши, а лучше запомни

[Бахил]

Сообщение от IBZ Вот только непосредственно действует она в подавляющем большинстве случаев только на фундамент. На всё остальное исключительно через "посредников".

Не выкручивайся. Схоластическими пассажами ты только выпячиваешь своё невежество.

[IBZ]

Сообщение от Бахил Не выкручивайся. Схоластическими пассажами ты только выпячиваешь своё невежество.

Да-а-а, Бахил, оказывается вы даже такого элементарного не знаете. Печально .

P.S. Понятие непосредственного воздействия на конструкцию применяется во многих местах норм и имеет именно тот смысл, который предполагает русский бытовой язык - "непосредственно" и есть "непосредственно" .

[fktstv]

Сообщение от IBZ Понятие непосредственного воздействия на конструкцию

Правильно понимаю, что в случае с сейсмикой справедливо выражение из прим. 6 к табл. 33 СП 16:

К динамическим нагрузкам, приложенным непосредственно к конструкции, относятся нагрузки, принимаемые в расчетах на усталость или с учётом коэффициентов динамичности по СП 20.13330.

[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.

[Нубий-IV]

Сообщение от IBZ Вся печаль .. где угодно ... очень большой вопрос ... может возникнуть ... может привести ... возможен случай ... вообще нельзя ... замкнутый круг ... не имеем права ... весьма проблематично ... еще более усугубляется

Я думаю, все сильно проще. Я думаю, авторы просто имели ввиду такие узлы:



Такие узлы встречаются в старых книгах по сейсмике (например, у Курмаева). Есть варианты узлов с подрезкой полок - в забугорных книгах (Anil.K.Chopra. Dynamics of Structures) и в еврокодах. Я думаю, что теперь их просто сделали обязательными.

Пластическая работа в явном виде упоминается прямо в СП по сейсмике:

• Зоны развития пластических деформаций в элементах стальных конструкций должны быть вынесены за пределы сварных и болтовых соединений (6.9.2)
• Для элементов, работающих в упругопластической стадии ... (6.9.2)
• ... увеличение рассеяния энергии колебаний из-за появления трещин и пластических деформаций ... (7.6.7)

Причем, судя по картинке выше (из все тех же рекомендаций), и по снижению нагрузок в разы, тут речь не про пару процентов, допускаемых в СП по стальным конструкциям, а о полноценном пластическом шарнире. Просто, чтобы не возиться с пластическми расчетами, их разрешили учесть в виде "упругий расчет + конструктивные требования".

Я думаю, что выяснять, какой пункт СП по стальным конструкциям соответствует динамической сейсмической нагрузке, бессмысленно: это требования для нормальной работы зданий. А при сейсмике надо принять решение:

1. Не допускаем пластических деформаций при землетрясении. Конструкция переживет его без повреждений и продолжит работать. Дорого, годится для ответственных сооружений.
2. Допускаем массовые пластические шарниры и повреждения. Конструкция не обрушится, но потребует восстановления, прежде чем продолжить работу.

Сообщение от IBZ Никаких иных запретов я не ведаю, но раз Вы пишете, то, видимо, знаете.

Юридически, может, и нет. А практически, даже если найти программу, которая поддерживает учет пластики, рассеивания энергии, изменение расчетной схемы в процессе вычислений - для расчета понадобится знать:

1. Какая энергоемкость у пластических шарниров в стальных конструкциях?
2. Сколько циклов колебаний выдерживает пластический шарнир? Это зависит от марки стали? Это зависит от величины деформации? Это зависит от концентрации напряжений?
3. Сколько этих циклов вообще брать в расчет? Формулы СП задают силу воздействия, а не длительность.
4. Чему равна энергоемкость трещины в бетоне или кирпичной кладке? А энергоемкость трения в трещине после ее образования?
5. Как проверить прочность колонны, скрученной, как на картинке?
6. Сколько несет кирпичный простенок с трещинами крест-накрест?
7. Сколько несет железобетонная колонна с поврежденным бетоном?
8. ...

Если все эти характеристики принять "по самому пессимистичному варианту", то конструкция в расчете сложится после первого же повреждения в любой части. Получится расчет с K=1 и без учета пластики. А зачем он такой нужен, если то же самое получается из расчета на ПЗ, гораздо быстрее и в любой программе? Если таких сведений нет в СП - нет и расчета на МРЗ. Видит программа, да СП неймет.

[IBZ]

Сообщение от Нубий-IV Я думаю, все сильно проще. Я думаю, авторы просто имели ввиду такие узлы:

А я думаю, что нормы следует трактовать буквально и без "домысливаний" любого рода. И если бы авторы имели в виду такие узлы, они обязаны были бы об этом прямо сказать. Да вдобавок пояснить где и как .

Сообщение от Нубий-IV Какая энергоемкость у пластических шарниров в стальных конструкциях? Сколько циклов колебаний выдерживает пластический шарнир? Это зависит от марки стали? Это зависит от величины деформации? Это зависит от концентрации напряжений? Сколько этих циклов вообще брать в расчет? Формулы СП задают силу воздействия, а не длительность. Чему равна энергоемкость трещины в бетоне или кирпичной кладке? А энергоемкость трения в трещине после ее образования? Как проверить прочность колонны, скрученной, как на картинке? Сколько несет кирпичный простенок с трещинами крест-накрест? Сколько несет железобетонная колонна с поврежденным бетоном?

Именно поэтому и появилось известное "письмо академиков", предлагающее выбросить СП 14.13330.2014 на помойку и разработать совершенно другой документ ...

[Бахил]

Offtop: IBZ, тебя из експертов попёрли чтоль? Это ж какое шикарное поле для вставления палок проектировщику..
А ты сразу "на помойку". Это не наш метод!