[27legion]

Тема уже замусоленная, но тем не менее четких ответов на возникающие вопросы найти не удалось, поэтому задам вопрос еще раз.
Предыстория: проектирутся связевый каркас. По металлическим балкам обустраивается монолитная плита из бетона В20 толщиной 120мм. Примыкание балок к колоннам шарнирное, пространственная жесткость каркаса обеспечивается за счет диска перекрытия и связями между колоннами. Здание проектируется в несейсмическом районе.
Вопрос в следуюещем: для учета жесткого диска перекрытия возможна одна из расчетных схем:
1. Задать плиту КЭ42 с пониженным модулем упругости (0,3*Eb) на жестких вставках относительно балок. Собственный вес плиты учитывать автоматически, полезные нагрузки задавать на плиту;
2. Задать плиту КЭ24 (КЭ балки-стены) также с пониженным модулем упругости (0,6*Eb - правильно ли?) между узлами балок. Нагрузку от собственного веса плиты, полезную нагрузку задать на пластины нулевой жесткости между узлами балочной клетки (пластины плиты и пластины нулевой жесткости лежат в одной плоскости).
При расчете по второму варианту изгибная жесткость плиты не учитывается, т.е. балки проектируются с "запасом" без учета совместной работы с плитой перекрытия. При первом варианте вызывает сомнения учет работы плиты перекрытия совместно с балочной клеткой за счет соотношения жесткостей плиты и балок(какую жесткость принять для плиты?), т.к. сечения балок получатся меньше за счет вовлечения плиты в работу на изгиб.
После некоторых размышлений http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=85688&page=19 пришел к выводу, что для подбора сечений элементов балочной клетки лучше использовать схему с КЭ балки-стенки, подбор армирования плиты, оценку прогибов перекрытия производить по 1 варианту для подобранной по 2 варианту балочной клетке.
Соотношение модуля упругости для бетона приняты на основании п. 6.2.6 СП 52-103-2007. Расчетные схемы на начальной стадии, поэтому еще очень сырые, нагрузки заданы не полностью и по упрощенной схеме.
Если есть какие-либо предложения или мнения по данному вопросу было бы интересно услышать

[st2008]

Для учета жесткого диска перекрытия используйте объединение перемещений.

[3MEi86]

Сообщение от st2008 Для учета жесткого диска перекрытия используйте объединение перемещений.

Да ? Тогда, по-ващему по каким направлениям надо объединять перемещения ? Жесткий диск и объединение перемещений - разные вещи. Я думаю, что объединение перемещений в данном случае - не правильный вариант.

[27legion]

при объединении перемещений всех узлов перекрытия по Х, У исключаем возможность закручивания перекрытия в плане, т.е. даже для несимметричного в плане здания получим строго поступательное движение от ветровой нагрузки по направлению её действия. Если и делать объединение, то для каждой группы ряда узлов по направлению Х или У. Хотя даже и такой вариант, если честно, не вызывает доверия.

[st2008]

Сообщение от 3MEi86 Да ? Тогда, по-ващему по каким направлениям надо объединять перемещения ?

По парно каждый узел стыка плиты с балкой (по Z, X, Y)

[27legion]

Сообщение от st2008 По парно каждый узел стыка плиты с балкой (по Z, X, Y)

я думаю такой вариант более подходит для определения армирования плиты, или же для подбора сечений балок в том случае, если предполагается комбинированная балка.
Как по Вашему, необходимо ли в данном случае вводить пониженное значение начального модуля упругости для бетона?

[Chebyn]

Сейчас задаюсь теми же вопросами. В Лире есть инструмент "создание шарнира с расшивкой узлов", пробую использовать его.В справке написано что это предназначено специально для создания шарниров в пластинах.
Наверное, если балки должны работать отдельно от плиты (расчет в запас или плита просто лежит сверху, как ПК), то нужно объединять перемещения только по Х или Y, ну или вообще считать отдельно. Правда это только догадка, еще не пробовал.

[27legion]

Если балки считать без учета работы плиты, то тогда нужно исключить её изгибную жесткость. Для расчета разрезной балочной плиты (типа ПК) согласен, можно ввести объединение перемещений в узлах с их расшивкой. В случае с монолитной плитой можно либо использовать КЭ балки-стенки ( тем самым исключим работу плиты на изгиб, и учтем плиту как жесткий диск), либо задать плиту малой толщины (1-2 см). Вариант с расшивкой, как и задание плиты малой толщины, в принципе, подходит для сбора нагрузок на балочную клетку, расчет армирования таких плит вызывает сомнения (при варианте с расшивкой не будет изгибающего момента над балкой => не будет арматуры; при плите малой толщины величина изгибающего момента вызывает сомнения).
п.с. Но это только мое мнение

[alexandrius]

Обычно я такие вещи моделирую следующим образом:

1. Бью балки по длине с маленьким шагом.
2. В каждом узле балки после разбиения ставлю маленький фиктивный стержень вверх по Z. Длина стержня равна разнице по высоте между серединными плоскостями балок и плитной части.
3. На верхушке фиктивного стержня шарниры UZ, UY.
4. На шарнирные верхушки фиктивных стержней кладу плиту. При необходимости ставлю кресты по аналогии с моделированием узла стыка колонны с плитой.

Это если монолит идет сверху балок. Если между ними и верхняя арматура плитных частей к балкам НЕ варится - тогда нужно иначе.

[3MEi86]

Сообщение от 27legion расчет армирования таких плит вызывает сомнения (при варианте с расшивкой не будет изгибающего момента над балкой => не будет арматуры;

Ну как же не будет ? Я такой способ уже предлагал однажды в какой-то теме. Моменты в плите будут. Мы же расчиваем не узлы плиты левой и правой части по отношению к балке, а узлы плиты и балки. Я так делал. Все нормально получается (для расчета армирования плиты). КЭ балки имеют свои узлы, а КЭ пластины - совместные узлы, перемещения которых объединяются с узлами балки по X, Y, Z.

[27legion]

я правильно понимаю: делаем расшивку узлов плиты над балкой (задаем тем самым шарнир в плите) и объединяем перемещения смежных узлов балки и плиты по X, Y, Z?

[3MEi86]

27legion, да. Чтобы сделать второй вариант (неразрезная плита на балке) выделяете КЭ балки, выделяете узлы балки и расшиваете по направлениям X, Y, Z. Можете потом убедиться, что новые узлы принадлежат КЭ стержня, а старые узлы являются обими в смежных КЭ плит.

[mikel]

можно и иначе: немного развести по высоте узлы балок и плиты и воткнуть между ними кэ55 и через них по любым степеням свободы соединяем . отсоединяем.
(типа реакции на единичное смещение и поворот либо ноль либо жестко, 1е6 достаточно. либо пружина любой необходимой жесткости. реальная длина кэ не имеет значения программно равна единице.)

[SergeyKonstr]

Рекс.
А может по Z очень малой жесткости?

[mikel]

упомянул только об удобном механизме как таковом. в суть обсуждаемой проблемы не вникал. сшивать-расшивать много движений и ошибки возможны с кэ55 все наглядно, а заодно и усилия в них посмотреть будет можно. реакция=0 нет связи, реакция >0 есть упругая пружина, увесистое число(1е6)
жесткая связь. только об этом.

[3MEi86]

mikel, прикольный вариант. Надо будет попробовать. Я так понимаю, что при таком варианте не надо уменьшать модуль упругости плиты ? Достаточно ввести изгибную жесткость КЭ 55 равной нулю и плита не будет включаться в работу балок ?

[mikel]

пробуй и цени лириков за удобный кэ.(кэ 55 и работает кстати только на глобальных осях, и еще естественно не учитывает эксцентриситет соединения, а есть и его клон-развитие с местной системой..., разберешься)

[Chebyn]

Сегодня попробовал на примете простенькой схемы ( 3*3 м, шаг второстепенных балок 1 м, нагрузка по плите 100кг/м), предлагаю вашему вниманию краткий отчет :

1) Расшивка узлов плиты и балки с объединением перемещений по Х,У (Новые узлы принадлежат балке). Тут все ясно - плита вообще не держится на балочной клетке, падает вниз, моменты в балках равны "0". (Картинка под названием "1")
2) Без расшивки, с толщиной пластины 5 мм. Момент в балках совпадает с ручным (без учета работы плиты на изгиб), момент в балках из плоскости практически равен "0". (Скрин под названием 2,4,8)
3) Расшивка узлов плиты и балки с объединением перемещений по Х,У,Z. Плита сразу включается в работу, моменты в балках уменьшаются. (Картинка под назв.9)
4) Без всего (просто узел в узел). Моменты в балках точно такие же как и в способе №3 (Скрин под назв. 7).

Если резюмировать:
Инструмент "Расшивка узлов" никак не влияет на работу балок - как только мы объединяем перемещения по Z, плита, имея изгибную жесткость, сразу начинает работать совместно с балкой(если не завать по Z,то она вообще живет отдельно), поэтому использовать его для моделирования опирания перекрытия типа ПК невозможно. Расшивка узлов влияет только на работу самой плиты. Мы можем задать ей шарнир на балкой и у нее не будет там отрицательного момента. Правда в данном случае моменты в плите по способу №3 и №4 тоже идентичны (картинки под назв.10, 11). Я связываю это с тем, что в данном случае я задал тощенькие балки (25Б1) и они не могут закрепить плиту от поворота, да и прогибаются в середине сильно.

[27legion]

осталось протестировать вариант с КЭ55))

[Chebyn]

Сегодня получил желаемый результат в своем сооружении, уменьшил модуль упругости в 120 раз (с 3e6 т/м2 до 25e3 т/м2), плита полностью выключилась из работы на изгиб. Наверное плиты ПК так и следует моделировать. Такие дела.

[3MEi86]

Сообщение от Chebyn упругости в 120 раз (с 3e6 т/м2 до 25e3 т/м2)

У меня тоже все сходится. Задавал правда модуль упругости плиты 3е3 т/м2, но рез-ты по бадкам - похожие на правду. А вот с КЭ 55 что-то не получилось никак сделать. Плита все равно включается очень сильно в работу.

[Skiv]

Мне кажется здесь важно уточнить.
Если имеется монолитное перекрытие по балкам (например по профлисту), и плита соединена с балкой посредством приваренных арматурных стержней.
Если использовать попарное объединение перемещений или расшивку узлов, то получится что центр тяжести плиты и балки совпадают. Причем как не разводи плиту и балки в схеме, все равно их ц.т. будут совпадать.
Что получается, если сечение как в посте №11, то плита скорее всего находится в сжатой зоне, и ее армирование будет отличатся от армирования когда ц.т. плиты и балки совпадают.
Можно попробовать опустить балку на жестких вставках (или поднять плиту).
(пробовал, арматура в плите уменьшается, критерий применимости данного метода наверное проверка соединительных стержней балки и плиты на срез, может что то еще, если кто знает подскажите)
Этот вариант только для армирования плиты, т.к. при жестких вставках в балках появляется растяжение, и проверять балки с такими усилиями (когда момент превращается в N) мне кажется неправильно.
Тогда получается проверку балок нудно делать по схеме когда ц.т. плиты и балки совпадают. (это ни совсем правильно, хотя и в запас ИМХО ) Тем более если обнулить жесткость плиты, то скорее всего в запас)

[3MEi86]

Сообщение от Skiv Тем более если обнулить жесткость плиты, то скорее всего в запас)

Конечно в запас. Если откроете нормативную литературу, то там можно увидеть, что балку можно считать отдельно от плиты (в запас), а можно считать комбинированную балку (когда в работе балки учавствует плита). Комбинированную балку хорошопринимать в целях экономии, а так же когда выдает большое сечение балки. Мне очень интересно посмотреть, можно ли в Лире замоделировать комбинированную балку и каким образом это сделать, чтобы результаты были похожими на результаты аналитического способа (ручного счета). К сожалению сейчас времени нет экспериментировать. Но если у кого-то есть готовые идеи по моделированию комбинированной балки, интересно будет выслушать.

[LS2012]

см. вложение
это как выключить плиту из работы

для простоты расчета лучше собрать нагрузки на балки, а диск учесть балками-стенками
см. http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=96957&page=2

если моделировать в одной задаче, то для плиты с неодинаковыми жесткостями по двум направлениям (монолит по профлисту) лучше задать ортотропность
эквивалентное сечение нужно получить приведением по изгибной жесткости, она тут определяющая

моделировать эксцентриситет между плитой и ц.т. балки я бы не стал
или уж тогда расчетом подтверждать несущую способность анкеров на сдвиг

[3MEi86]

LS2012, спасибо. Это конечно всё хорошо, то, что вы написали, но есть один вопрос. В выложенном вами примере надо вручную собирать нагрузки на балки. А есть ли способ, чтобы нагрузка с плиты автоматически распределялась на балки и при том, чтобы плита не включалась в работу ? Так, чтобы результаты сошлись с вашей "схемой 1" ? Я вижу здесь только 2 варианта:
1) Задать плиту малой изгибной жесткости, чтобы плита не "украдывала" моменты у балки. Но тогда в этом случае не получится смоделировать жесткий диск покрытия. Прийдется задавать ещё балку стенку в той же плоскости, что и "фиктивная" плита перекрытия.
2) Задать, предложенную вами "схему 3" но с более мелким шагом разбиения на контакте балка-плита.

[Dan_iil]

Сообщение от 3MEi86 А есть ли способ, чтобы нагрузка с плиты автоматически распределялась на балки и при том, чтобы плита не включалась в работу ?

думаю есть подобный способ. надо плиту задавать балкой стенкой, только при этом чаще разбивать балки (чтобы нагрузка от плиты передавалась точнее). но при таком подходе необходимо правильно учесть модуль упругости плиты. думаю, что его надо задавать пониженным, иначе появится эффект "гамака", когда в работу через мебранные усилия в плите включатся соседние балки.

[3MEi86]

Сообщение от Dan_iil думаю есть подобный способ. надо плиту задавать балкой стенкой, только при этом чаще разбивать балки

Неверно. Если вы плиту зададите балкой-стенкой, то на металлические балки не прийдёт нагрузка вообще, потому, что балка-стенка работает только в своей плоскости.

[27legion]

я пробовал собирать нагрузки через пластины нулевой жесткости, задавая ее в узлы, принадлежащие узлам балки стенки (попросту копираловал плиту и менял тип КЭ и жесткость). Однако при такой схеме в узлах, помимо вертикальной нагрузки, появились также и изгибающие моменты в крайних балках... Поэтому от нулевой жесткости пришлось отказаться. Задал Е=3e6 т/м2, толщину пластины 1см. Теперь вот правда задаюсь вопросом о точности решения такой схемы, разброс жесткостей таки довольно приличный выходит.

[Dan_iil]

Сообщение от 27legion Неверно. Если вы плиту зададите балкой-стенкой, то на металлические балки не прийдёт нагрузка вообще, потому, что балка-стенка работает только в своей плоскости.

да да... вы правы. я чего-то не то сморозил. задавать плиту балкой стенкой очень хорошо если есть сейсмика, такой подход даст возможность собирать массы автоматом а не в узлы колонн

[LS2012]

малая жесткость плиты перекрытия в основной схеме - плохо
только будет динамика или устойчивость и схема станет не работоспособной (плиты первые колебаться будут)

вариант 1:
плита перекрытия из оболочек с пониженной изгибной жесткостью и нагрузками выводится в суперэлемент (СЭ)
причем, высоту сечения уменьшили в 100 раз, а Е увеличили в 100 раз
получилось, что мембранная жесткость (EF) сохранилась, а изгибная (EJ) стала меньше в 10 000 раз
но эти гибкие плиты в суперэлементе, поэтому колебаться они уже не будут
расчет новым процессором в Лира-САПР 2012, чтобы не было погрешностей в сборе масс от СЭ
в пред. процессоре масса СЭ делилась на все суперузлы (узлы стыковки с основной схемой) поровну
сейчас массы собираются в суперузлы правильно (с учетом МКЭ схемы СЭ и заданных внутри СЭ нагрузок)

вариант 2 (расчет близкий к ручному расчету отдельно плиты, а потом отдельно балочной клетки):
собрали схему с мелкой триангуляцией на оболочки, но во всех узлах балок задали связь по Z (из этой модели можем получить армирование плит)
посчитали, собрали "нагрузку на фундамент" с элементов плиты на опорные узлы балок (где связи по Z)
получили реакции по Z в каждом таком узле (направленна вверх)
передаем по отдельным загружениям через "преобразовать результаты в нагрузки" полученные реакции с коэф. "-1" в исходные данные
в полученной схеме оболочки с нагрузками можно удалить, нагрузки сосредоточенные на балки у нас уже есть
(естественно, сохраняем эту задачу с новым именем, чтобы к пред. варианту вернуться можно было)
диск перекрытия можно задавать через жесткие КЭ-4 (крестами/паутиками/еще как, лишь бы развязать все узлы балок между колоннами в горизонтальной плоскости)
или треугольными универсальными балками-стенками
(способ: ригели этажа в 1 блок, 1 прямоугольный крупный КЭ балки-стенки на все здание - 2ой блок, выделили - пересекли блоки, остатки по краям удалили)

[27legion]

как вариант пластину с нулевой жесткостью подвесить к основной схеме через КЭ55, с наложением связей по X, Y, Z. Т.о. мы уйдем от передачи момента от пластин. Но опять же вызывает сомнение данная схема при расчете на динамику - не получится ли так что первыми начнут терять устойчивость эти самые пластины, или же из-за нулевой жесткости участия в расчете они принимать не будут?

[Antonio_v]

Добрый день! Вопрос, пожалуй, не совсем по теме, но имеет с ней много общего:
Как Вы моделируете профлист покрытия в ПК Лира?
(необходимо для корректного сбора нагрузок на фермы, в том числе с учетом неразрезности профлиста)

Пробовал 2 варианта:
1. Жесткость пластины E задавал как произведение ExI,
где E - модуль упругости стали,
I- момент инерции профилированного настила
Толщину пластины принимал при этом 1 см;

2. Жесткость пластины E принимал как модуль упругости стали, толщину пластины при этом задавал как высоту сечения профилированного настила (например 11,4 см для Н114)

В обоих случаях прогибы не соответствовали ручным расчетам.

[27legion]

профлист покрытия для учета жесткости диска можно смоделировать, если задать крестовые связи между узлами колонн. Почитайте вот эту тему http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=96957&page=2 пост №27, во вложении есть методика расчета.
Если задавать профлист пластинами, то на мой взгляд, надо учитывать ортотропность в пластинах. И если задавать, то не через стандартный КЭ пластин, а через численное (не помню номер КЭ),куда уже ввести характеристики профлиста в соответствии с указанными в ГОСТ

[3MEi86]

Сообщение от LS2012 вариант 2 (расчет близкий к ручному расчету отдельно плиты, а потом отдельно балочной клетки):

Сообщение от LS2012 но во всех узлах балок задали связь по Z

Сообщение от LS2012 собрали "нагрузку на фундамент" с элементов плиты на опорные узлы балок (где связи по Z) получили реакции по Z в каждом таком узле (направленна вверх)

Хороший вариант, но долгий. Предлагаю более долгий, но более правильный вариант:
Вместо связи по Z вводим КЭ 51 (КЭ56), соответствующие податливости главных и второстепенных балок. Таким образом получим "реальное" распределение нагрузок от плиты на балочную клетку, в соответствии с жесткостями элементов балочной клетки.
P.S. для самого первого расчета можно задать просто связи по Z. Кстати, результаты Rz на специальный КЭ51 (КЭ56) можно потом импортировать в нагрузки на узлы ? Не помню что-то, Лиры под рукой нет.

[27legion]

Сообщение от 3MEi86 Вместо связи по Z вводим КЭ 51 (КЭ56), соответствующие податливости главных и второстепенных балок. Таким образом получим "реальное" распределение нагрузок от плиты на балочную клетку, в соответствии с жесткостями элементов балочной клетки.

а чем плох вариант с объединением перемещений параллельных узлов балки и плиты по X, Y, Z? Мне кажется это более простой вариант расчета армирования плиты в составе каркаса.

[Dub]

такая интересная тема, а где же окончательный вывод???

[RedAlex]

Считать по отдельности, балки отдельно ЖБК отдельно. В таком случае ошибки точно не будет.