[tigra-18]

Есть ли стандартизированные описания того, какие конструктивные решения обеспечивают соблюдение указанных условий?
Особо интересуют варианты по пунктам Д и Е.

[tigra-18]

Сообщение от Нубий-IV Рама в исполнение ТС подойдет, раз уж в ней такие расхождения обнаружились.

- у меня вопрос не по раме, у меня вопрос по колоннам монолитного каркаса 16-ти этажки с безбалочными перекрытиями. Да и добыть расчетные модели от обоих расчетчиков у меня не получиться.

[Нубий-IV]

Сообщение от tigra-18 вопрос по колоннам монолитного каркаса 16-ти этажки с безбалочными перекрытиями

Мммм, все самое вкусное в одном предложении: и расчетная длина, и нелинейщина с трещинами, и учет жесткости плиты, и моделирование стыка колонны с плитой, и влияние сдвигов в плите на изгибную жесткость узла, и отстутствие готовых табличных значений.

Так и вижу, что забег застрянет где-то на моделировании объемными элементами в Ансис.

Для начала, думаю, сгодится участок в три этажа (нижняя, средняя и верхняя колонна) с размерами в плане под шаг колонн, по аналогии со схемами из стального СП. Если что - этажей всегда можно будет добавить.

Нужны высота этажа, шаг колонн, сечения колонн и плит, класс бетона и армирование. Возможно, на ответ влияют конкретные значения усилий - тогда нужны еще нагрузки на плиты и N,M колонн.

[Tyhig]

Offtop: Нубий-IV,

Сообщение от Нубий-IV моделирование стыка колонны с плитой

Вы не знаете методики численного аналитического определения жёсткости узла стыка колонны и плиты/балки ж.б. ?

[Нубий-IV]

Пока исходные данные не подвезли, для затравки - простая как валенок задача на тестирование методики.

Консольная колонна 600x600, длина 6м, B25, A400. Общий процент армирования - 4%, по 72 см2 с обеих сторон колонны. Рассчитаны несколько вариантов приложения силы, в кратковременной и длительной версиях.

Скрипт для определения N при заданном эксцентриситете:

Код:

[Выделить все]

phi_l = 2	// Коэффициент длительности 1-кратк, 2-длит
e0 = 1.200	// Начальный эксцентриситет, м

b = 0.6		// Ширина сечения, м
h = 0.6		// Высота сечения, м
a = 0.05	// Привязка арматуры, м
L0 = 2*6	// Расчетная длина

As = 72e-4	// Площадь растянутой арматуры, м2. Площадь сжатой - такая же.

Rb = 14500	// Прочность бетона, кПа
Rs = 350000	// Прочность арматуры, кПа

Eb = 3e7	// Начальный модуль упругости бетона, кПа
Es = 2e8	// Модуль упругости стали, кПа

epsilon_s_el = Rs / Es
epsilon_b_2 = 0.0035

xi_R = 0.8 / ( 1 + epsilon_s_el / epsilon_b_2)

h0 = h - a

Ib = b * h * h * h / 12
Is = 2 * As * (h/2 - a) * (h/2 - a)

delta_e = e0 / h
if(delta_e < 0.15) delta_e = 0.15
if(delta_e > 1.5) delta_e = 1.5

kb = 0.15 / phi_l / (0.3 + delta_e)
ks = 0.7

D = kb * Eb * Ib + ks * Es * Is

N = N0 = Rb * b * h + 2 * Rs * As	// Начальное значение N

do { // Итерационный подбор несущей способности

	N = N0 = 0.5 * N + 0.5 * N0	// Значение N для следующей итерации

	N_cr = Math.PI * Math.PI * D / L0 / L0
	
	eta = 1 / (1 - N / N_cr)
	
	e = e0 * eta + (h0 - a) / 2
	
	x = N / (Rb * b)
	xi = x / h0
	if(xi > xi_R) x = (N + Rs * As * (1 + xi_R) / (1 - xi_R) - Rs * As) / (Rb * b + (2 * Rs * As) / (h0 * (1 - xi_R)))

	N = (Rb * b * x * (h0 - x/2) + Rs * As * (h0 - a)) / e

} while (Math.abs(N - N0) > 0.1)


WScript.Echo(
	"Ib = " + Ib + " м4\n" +
	"Is = " + Is + " м4\n" +
	"kb = " + kb + "\n" +
	"ks = " + ks + "\n" +
	"D = " + D + " кНм2\n" +
	"delta_e = " + delta_e + "\n" +
	"e = " + e + "\n" +
	"N_cr = " + N_cr + " кН\n" +
	"eta = " + eta + "\n" +
	"x = " + x + " м\n" +
	"xi = " + x/h0 + "\n" +
	"xi_R = " + xi_R + "\n" +
	"N = " + N + " кН\n"
)

Результаты расчета:

Код:

[Выделить все]

Эксцентриситет   Nкратоверменная   Nдлительная
     90 мм           6299 кН         5899 кН
    300 мм           3552 кН         3410 кН
    600 мм           2199 кН         2142 кН
    900 мм           1505 кН         1482 кН
   1200 мм           1134 кН         1121 кН

В Старке нелинейные материалы назначаются на пластины, так что колонна задана оболочками шириной 0.6м и толщиной 0.6м. По низу - защемление, по высоте дополнительно даны закрепления поперек консоли, чтобы не мешались вторые формы потери устойчивости. Для приложения нагрузки с эксцентриситетом по верху смоделирована консоль. Единичная вертикальная нагрузка в приложена в загружениях 2-6, реальная величина назначается коэффициентом в комбинациях.

Материал колонны - стандартный слоистый, автогенерируемый. Для схемы №3 характеристики бетона кратковременные, для схемы №4 - длительные.

Расчет - физически и геометрически нелинейный. В комбинации задана максимально возможная продольная сила Nmax = Rb * Ab + 2 * Rs * As = 145 00 * 0.36 + 2 * 350 000 * 0.0072 = 10260 кН. Включен шаговый расчет (1000 шагов); шаг, на котором в протоколе получено сообщение о разрушении, соответствует расчетному значению нагрузки.

Результаты расчета:

Код:

[Выделить все]

Эксцентриситет   Nкратоверменная   Nдлительная
     90 мм       6166 кН (-2.1%)   5376 кН (-8.9%)
    300 мм       3529 кН (-0.6%)   3190 кН (-6.5%)
    600 мм       2257 кН (+2.6%)   2103 кН (-1.8%)
    900 мм       1518 кН (+0.9%)   1498 кН (+1.1%)
   1200 мм       1118 кН (-1.4%)   1128 кН (+0.6%)

При околонулевых эксцентриситетах расхождение до 10%, в остальных случаях машинный счет дает совпадение с СП в 2-3 знака. Если это не чудо, что что это тогда?
Демки Лиры и Скада нелинейность зажали, так что во вложении - только схемы для Старка.

Сообщение от Tyhig не знаете методики численного аналитического определения жёсткости узла стыка

Никто не знает. Но в этой теме мы как раз через год-другой ее получим. Пусть она будет незаконная и неправильная, зато своя.

[tigra-18]

Сообщение от Нубий-IV Пока исходные данные не подвезли, для затравки - простая как валенок задача на тестирование методики.

- не очень понятно - методику чего тестируем?
Хотелось бы получить, желательно от Tyhig(видимо он знает), -

Сообщение от Tyhig численного аналитического определения жёсткости узла стыка колонны и плиты/балки ж.б.

.

По исходным данным также не понятно - они разные могут быть. В некоторых, известных мне, конторах без проблем увеличивают сечение колонн, класс бетона для уменьшения теоретического расчетного армирования, в некоторых ультимативно заставляют уменьшать армирование с помощью различных законных костылей и допущений.

[Tyhig]

Сообщение от tigra-18 - не очень понятно - методику чего тестируем?

Нубий-IV, решил внецентренное сжатие по СП и в МКЭ с нелинейностью материалов для разных эксцентриситетов. Получил совпадение. Говорит, что это чудо.
Ему интересны все 4 программы МКЭ, просит посчитать то же в остальных.

Вообще, по идее, из этого эксцентриситета можно получить расчётную длину обратным ходом расчёта. Ncr получается путём назначения расчётной длины. А зная еёную, можно найти расчётную длину при которой отдельно взятая колонна ещё не упадёт.
Но как это связано с работой колонны в каркасе я не понял.

tigra-18, что вы то меня хотите тоже не понял.
Непонятки сегодня.

Правильно заставляют.
Не дело в колонны 32-36 мм пихать. Конечно, и колонны-случаи бывают разные. Но в жилье зачем... Это ж всё анкеровать... Иногда такое ощущение, что некоторые мегарасчётчики никогда не рисовали КЖ. Особенно с дебильной системой расчётчик-рисовальщик. Один считает и ему пофиг как реализовать, а другой рисует и ему пофиг чё там посчитано. Побывав в недрах этой порочной системы даже я заразился.

[Бахил]

Сообщение от Tyhig из этого эксцентриситета можно получить расчётную длину обратным ходом расчёта

Заблуждение. "Обратным путём" вообще мало чего можно получить.

[SergeyKonstr]

Сообщение от tigra-18 Есть ли стандартизированные описания того, какие конструктивные решения обеспечивают соблюдение указанных условий?

Да есть, у Кодыша в книге.
Если каркас защитите от горизонтального смещения и не будет трещин в верхнем (нижнем) сечении колонны, то у вас пункт д (без поворота).
Если трещины появятся, то у вас пункт д (с ограниченным поворотом).
Если отцепите каркас от гор. смещения и не будет трещин в верхнем (нижнем) сечении колонны, то будет п. е (без поворота).
Если трещины появятся, то у вас пункт е (с ограниченным поворотом).

8.1.17 СП63.13330 не учитывает никакую жесткость примыкающих элементов, а лишь способ закрепления стойки, да и то эти коэ-ты нашаманены.

В 8.

[Нубий-IV]

Сообщение от tigra-18 методику чего тестируем?

Методику самостоятельного определения расчетной длины.

Есть подозрение, что в бессвязевом каркасе с безбалочными перекрытиями можно получить коэффициент эдак под 3-4, из-за понижения жесткости плиты на изгиб сильнее, чем у колонны, и концентрации момента от колонны в плите. Может выясниться, что размазывание надопорной арматуры по старым пособиям на полпролета приводит к увеличению расчетной длины, а армирование по новому пособию от Минстроя - к снижению.

Сообщение от Tyhig Говорит, что это чудо.

Чудо, истинно говорю. В формулах из СП приближенные выражения для жесткости, странные ограничения на коэффициент длительности, и как они после всего этого с машинным счетом совпадают - загадка. То ли я случайно наткнулся на удачное сочетание параметров, то ли восстание машин началось.

Еще забавно цифры сложились - средняя критическая сила при кратковременной нагрузке по СП тоже в два знака повторяет силу, полученную при расчете на устойчивость колонны с тем самым загадочным коэффициентом понижения жесткости 0.6. Опять совпадение?

Сообщение от Tyhig из этого эксцентриситета можно получить расчётную длину обратным ходом расчёта

Закачаны в планшеты космические карты (с). Скрипт готов, ждет ввода данных.

Вообще с этим коэффициентом получается анекдот. В металле для одиночной колонны мю зависит от геометрии; для колонны в составе рамы - еще и от жесткостей соседей. А в бетоне у одиночной колонны от геометрии расчетная длина зависит, а жесткость - от нелинейности и трещин, то есть не один, а два параметра в формуле критической силы настраивать надо. А в составе каркаса получается, что жесткость колонны от ее нелинейности зависит, а в коэффициент входит геометрия и жесткость с нелинейностями всех соседей. Почему именно так, ведь можно и по-другому раскидать?

Но если нужен мю в нормативном смысле, то его придется именно обратным ходом по формулам СП из разрушающей МКЭ-нагрузки получать. Получать, чтобы потом в расчет подставить и получить обратно ту же самую МКЭ-нагрузку. Но чего только не сделаешь ради строгого выполнения требований норм!

[tigra-18]

Сообщение от SergeyKonstr Да есть, у Кодыша в книге

- можно уточнить, в какой книге?

[quote=SergeyKonstr;1877663
Если каркас защитите от горизонтального смещения и не будет трещин в верхнем (нижнем) сечении колонны, то у вас пункт д (без поворота).
Если трещины появятся, то у вас пункт д (с ограниченным поворотом)...[/quote]
- каюсь, но в абстрактных понятиях не очень силен - предполагаю, что монолитное перекрытие защищает от горизонтального смещения, насколько это имхо ошибочное?

[quote=SergeyKonstr;1877663
...
Если отцепите каркас от гор. смещения и не будет трещин в верхнем (нижнем) сечении колонны, то будет п. е (без поворота).
Если трещины появятся, то у вас пункт е (с ограниченным поворотом).[/quote]
- тут, для выполнения условия, могу только абсурдно представить колонны на каких-нибудь катках, что вообще не имеет никакой практической ценности?

ps. в металле вроде есть определение, что если есть горизонтальная конструкция(опора) в 5 и более раз снижающая горизонтальное перемещение верха или низа колонны, то колонна считается раскрепленной(несвободной). Может есть что-нибудь такое для бетона.

[SergeyKonstr]

Сообщение от tigra-18 - каюсь, но в абстрактных понятиях не очень силен - предполагаю, что монолитное перекрытие защищает от горизонтального смещения, насколько это имхо ошибочное?

В этом случае, когда нет гор. смещения каркаса, это так. Откройте Пособие к СП 52-101-2003 и рассмотрите формулу (3.85). Там увеличение момента от вертикальных нагрузок происходит при одной расчетной длине.

Сообщение от tigra-18 тут, для выполнения условия, могу только абсурдно представить колонны на каких-нибудь катках, что вообще не имеет никакой практической ценности?

Какие катки. Ветер вызывает перемещение двух перекрытий многоэт. здания (например) не на равные значения, одно нижнее менее перемещается в гор. направлении, другое верхнее более, соответственно нижний и верхний конец колонны смещаются тоже не одинаково, вот и получается смещение концов, и при этих условиях в (3.85) Пособия увеличение момента от гор. нагрузок идет уже по другой расчетной длине. В этом же пособии гляньте на п. 3.55, может он вам прояснит.

[Нубий-IV]

Ладно, секрет - так секрет. Буду сам себе инженер.
Попытка определить расчетные длины для первой попавшейся схемы:

• Каркас бессвязевой - для него в СП нет явно указанных расчетных длин.
• Колонны 600x600 по сетке 6x6м.
• Высота этажа 3м.
• Безбалочные перекрытия толщиной 250мм.

Сначала самые простые расчеты - линейные. Простейшее решение - перекрытие считать ригелем шириной 6м, и взять формулы из стального СП.

Расчетная длина для крайней колонны среднего этажа уже намного больше, чем максимально упомянутая в железобетонном СП. Причем ясно, что стержневая модель завышает жесткость стыка колонны с перекрытием, и окончательно результат должен быть еще выше.

[Нубий-IV]

Прежде чем гонять оболочки, тест стержневой модели, для сравнения с формулами из СП16.
Простейшая схема - рама, заданная на всю высоту. Для крайних и средних колонн схемы независимые. Влияние отброшенных частей и симметрия форм потери устойчивости заданы объединениями перемещений.

Расчет на полной схеме повторяет проблему, из-за которой тема по расчетным длинам набрала под сотню страниц - коэффициент получается единым для всех колонн. Что интересно, расчетная длина для рамы в целом с точностью в 3 знака равна среднему из расчетных длин нижней и средней колонн в поэтажных схемах (см. ниже). На эту тему просто обязана быть какая-нибудь интересная теорема. А так - это признак того, что форма потери устойчивости схемы - это смесь форм отдельных колонн, и определить отдельные расчетные длины анализом следующих форм, видимо, не получится. Придется резать схему на независимые этажи, разделяя их по местам нулей на эпюре моментов при потере устойчивости:

[Нубий-IV]

То же, с нарезкой на этажи. Нагрузка для нижнего этажа приложена на один узел ниже, потому что иначе наибольший момент по форме потери устойчивости возникает не в колонне первого этажа, а в обрубке верхней колонны.

Расчетные длины разделились, но совпадения с СП16 нет, разве что у пары крайних колонн результаты похожи. В остальных случаях результат намного больше нормативного. Но и это еще не предел.

[Нубий-IV]

Оболочечные модели. Разрезка поэтажная.

Податливость стыка колонны с плитой еще увеличила расчетные длины - теперь до 3-3.5, вместо максимум 2.0 по таблице железобетонного СП.

Даже линейные расчеты уже позволяют наколдовать практически произвольные результаты. Осталось еще пару скрючивающих заклинаний применить, и можно, думаю, будет до 4-4.5 дотянуть, хотя бы крайнюю колонну, п.8.1.17 СП 63 разрешает.

[Tyhig]

Offtop: Нубий-IV, спасибо, конечно. И извините за лень.
Но у вас сейчас вся Россия рушится.
Если люди брали 0,8-1,2 и ничего не падало... А тут сразу 2-3...

Не уверен, что к железобетону можно применять стальной снип и формулу Эйлера...

[mainevent100]

Сообщение от Tyhig Не уверен, что к железобетону можно применять стальной снип и формулу Эйлера...

а мне нравится аналогия с железом, результаты не должны сильно расходиться.
Нубий-IV, спасибо, надо будет найти время, чтобы поразбираться с Вашими схемами.
Указанные расчетные длины - это вычисления устойчивости Старка? можно ведь верить только значению для колонны с минимальным значением мю?

[eilukha]

Сообщение от Tyhig Не уверен, что к железобетону можно применять стальной снип и формулу Эйлера...

- не уверен, что само понятие «расчётная длина» существует вне Эйлера и упругости. Т. е. сам п. 8.1.17 глупый/некорректен/лишён смысла. Либо считаем в нормальном нелине, либо «инженерными методами». Определять мю в нелине - изврат.

[Бахил]

Сообщение от Tyhig Не уверен, что к железобетону можно применять стальной снип и формулу Эйлера...

И это правильно, что "не уверен". Ещё в прошлом веке всё выяснили. Эйлер исключительно для стали. Для бетона он бессмыслен.
Вот по п. 8.1.17 и надо применять. Хотя "1" подходит для любых случаев.

[Нубий-IV]

Сообщение от Tyhig у вас сейчас вся Россия рушится

Так это ж при каждой смене норм так. К счастью, аварийность российских конструкций компенсируется необязательностью их обрушения.

Сообщение от Tyhig Не уверен, что к железобетону можно применять стальной снип и формулу Эйлера

По-моему, практически все расчеты в железобетоне вполне сопроматовские - что в прогибах, что в устойчивости, что в пособиях по учету жесткости узлов. Формулы везде узнаваемые, надо только жесткость малость подкрутить.

И сам пункт 8.1.17 про то же написан: кто умеет - пусть считает как положено, для остальных - упрощенные значения. Вот только бессвязевых каркасов там нет, а при безбалочных перекрытиях гибкость просто обязана вырасти. Такой каркас же за счет жесткости стыка колонны с перекрытием держится. И, например, если арматуру по старым книгам подбирать, с образованием пластического шарнира на опоре - то и за 3.5 можно легко выскочить. Подозреваю, сейчас оценка для минстроевской методики получилась, когда арматуру по максимуму на изополях подбирают.

Сообщение от mainevent100 надо будет найти время, чтобы поразбираться с Вашими схемами.

Тогда во вложении - те же схемы, экспортированные в SLI для Лиры. Первое загружение в Старке - всегда автоматический вес, так что оно не используется, и устойчивость надо считать для всех остальных. Еще в Старке не надо угадывать максимальное значение КЗУ, так что все нагрузки - единичные; в Лире придется задавать верхнюю границу побольше. И в оболочечных моделях во втором знаке расхождения начнутся, видимо, это влияние разных конечных элементов.

Сообщение от mainevent100 можно ведь верить только значению для колонны с минимальным значением мю?

В этих схемах продольная сила во всех колоннах одинакова, и, если задать всю раму целиком, получится одна расчетная длина на всех. Потому и пришлось сделать мелкую нарезку, не больше одной колонны в одну схему. Физически это значит, что отброшенная часть схемы не удерживает и не толкает дополнительно оставшуюся. В общей схеме это, видимо, не так, потому что расчетная длина схемы равна не максимуму, а среднему из двух - для сильнонагруженной и удерживающей колонн.

Формулы в стальном СП тоже ведь на каких-то обрезках полных схем получены. И в пособии ЦНИИПСК такая же методика была - замена рамы одной стойкой и одним ригелем, с длинами, взятыми между нулями моментов. Для крайних колонн среднего и верхнего этажей совпадение с СП близкое, а в остальных случаях, видимо, к схемам какие-то дополнительные условия добавили, кроме геометрических. Может, неравномерность загружения колонн, может, разброс жесткостей, может, недозагруженность колон следующего этажа. Например, в той же таблице 31 из СП16 схема свободной шарнирно опертой многоэтажной рамы симметрична относительно среднего этажа, если нижний ригель оставить. А формулы для расчетных длин колонн нижнего и верхнего этажа отличаются - значит, схемы были почему-то разные.

Сообщение от eilukha Определять мю в нелине - изврат.

Лично у меня цель - посмотреть, какая там получается несущая способность, какой длине она соответствует, и какую более простую методику можно сюда припрячь.

Очевидно хочется попробовать через инженерную нелинейность посчитать, но в демке Лиры расчет получается глюкавый: критическая сила не меняется, а расчетная длина меняется, причем только в одном направлении. Похоже, она просто через уменьшенную жесткость вычисляется. А переназначение жесткостей в демке недоступно.

А в Старке я пока застрял, там плита постоянно разрушается. Чтобы не разрушалась - надо сильно завысить армирование, а это попортит ответ. Гоняю тесты, пытаюсь понять что происходит. На одиночных элементах работает, в сложной схеме - сбоит. Так что продолжение будет позже.