[Antoniо]

Добрый день.

Расчетная программа:
СтаДиКон 2016 (лицензия 8920)
Исходные данные:
24-этажное здание с монолитным каркасом, плоские бескапительные перекрытия t=200мм.
Пилоны сечением 250х1800 с шагом примерно 6300х6100.
Стык пилона с перекрытием смоделирован при помощи несогласованной сетки (линия + группы). Пилон в уровне плиты не подрезался, но оболочки пилона на участке внутри перекрытия не включались в группы конструктивных элементов при расчете армирования.

Описание проблемы:
При анализе армирования пилона столкнулся с проблемой: на участке от перекрытия до перекрытия эпюра продольного усилия носит нелинейный характер и имеет существенные скачки. Сначала думал, что они обусловлены учетом поэтапности возведения (сопряжение этапов), но без поэтапности картина точно такая же.

Для примера рассмотрим поближе средние этажи (11, 12, 13): в пилоне 12 этажа под перекрытием продольная сила увеличивается на 15% (на 70тс), а в основании пилона падает на 7% (на 32тс). В результате при том, что верхний изгибающий момент больше нижнего всего на 41%, требуемое армирование под перекрытием больше изгибающего момента в основании не на 41%, а на 77%. Очевидно, что на разницу в 36% сказывается именно влияние скачка продольной силы.

Прикинем грубо:
верхнее армирование понизим на 15%: 22,58/1,15=19,63см2/м
нижнее армирование повысим на 7%: 12,74х1,07=13,63см2/м
В итоге разница между верхним и нижним армированием составляет 44%, что практически совпадает с разницей между нижним и верхним моментом в 41%.
Тогда если теоретически принять армирование пилона 19,63 см2/м вместо 22,58 см2/м удастся достигнуть экономии в 15%, что в масштабах здания выливается в несколько миллионов.

Вопрос:
1) Откуда берется этот скачек продольной силы в пилоне, и в чем его природа и как с ним работать? В случае с моделированием стержнями такого явления не возникает.
2) Если продольное армирование обусловлено больше изгибающими моментами, чем продольной силой (в центральной части пилона армирование околонулевое), то можно ли по аналогии с балками за счет образования пластических шарниров выровнять моменты под плитой и над плитой (снизить большой момент под плитой в пределах 30% за счет увеличения момента над плитой - см. вложение)?
3) практикует ли кто-нибудь ступенчатое армирование: основное армирование по всей высоте пилона и дополнительное армирование только в уровне перекрытия?

[Нубий-IV]

Интересно силы пляшут! А если участки пилонов внутри перекрытия не только из подбора, но и из плоскостей осреднения исключить, скачки пропадут?

И откуда в пилонах моменты под сотню кНм появляются? Это же обычно момент от полосовой временной нагрузки.
На пролете 6.1м от 2.5кПа над опорой получается 2.5 * 6.1^2 / 12 = 7.8 кНм/м.
При ширине пилона 1.8м против шага 6.3м это даст 7.8 * 6.3 / 1.8= 27 кНм/м.
С учетом того, что узловой момент раскидывается на 4 примыкающих элемента (2 плиты и 2 пилона) на пилон с перекрытия передастся 27/4 = 6.8кНм/м.
Плюс от перекрытия выше и ниже приходит еще по полстолько - итого получается 6.8*2 = 14 кНм/м.
Еще что-то добавит собственный вес при неравных пролетах, но как набирается 70...100?

[Antoniо]

Сообщение от Нубий-IV И откуда в пилонах моменты под сотню кНм появляются?

Это крайний пилон. При суммарной нагрузке постоянных и временых в районе 13 кПа на пролете 6,3 при грузовой ширине 6м опорный момент в перекрытии (условном ригеле) получается [(13*6)*6,3^2 / 12] / 1.8= 143,32 кНм/м. Этот опорный момент делится между верхним и нижним ригелем: в программе это 78,32 + 55,7 = 134,02 кНм/м. Порядок чиссел сходится. Да и вопрос не совсем в этом.

[Нубий-IV]

Это вопрос, чтобы получить аналогичную расчетную схему и сверить ответы. При простом моделировании оболочками у меня получились три отличия. Причина одного понятна - крайний пилон. Осталось еще два.

1. Скачки в продольной силе есть, но только по краям пилона. Это понятно - у края от изгиба плиты в плоскости пилона снизу сжатие в добавляется, сверху уменьшается. Из-за них у всех по краям арматура скачет: Как подобрать арматуру в пилоне в программе Stark. А по центру - никаких скачков. У меня не Ing, у меня Stark, и несогласованных сеток нет. Но есть подозрение, что это глюк в расчетной схеме или во вводе данных.

2. Еще непонятно, почему момент по низу и по верху пилона отличаются. Сосредоточенный момент от перекрытия - это антисимметричная нагрузка в симметричной схеме, а в эпюре какая-то симметричная поправка добавляется. Выглядит, как будто из плоскости пилона дополнительный эксцентриситет задан. У меня моменты одинаковые:

[Antoniо]

Я забыл оговорить: я смотрю усилия в пилоне с большим осреднением , чтобы увидеть суммарное усредненное вертикальное усилие по сечению. Без осреднения всплески сжимающих усилий по торцам пилона понятны, но они должны возникать за счет "разгружения" участков, удаленных от торцов, но при этом никак не увеличивать суммарное вертикальное усилие в пилоне.

Сообщение от Нубий-IV А если участки пилонов внутри перекрытия не только из подбора, но и из плоскостей осреднения исключить, скачки пропадут?

Вот это сработало: убрал участки пилонов, расположенные внутри плит, из поверхностей осредненния (KNFL) и скачки продольной силы исчезли. Продольное армирование пилона на рассматриваемом 12-м этаже упало ровно на те 36%.

Спасибо!

[Нубий-IV]

Выглядит, как будто несогласованная сетка портит усилия внутри примыкающего элемента, и он при усреднении с соседями эти повреждения им передает. Я, когда с непонятным поведением программы сталкиваюсь, сначала скармливаю ей простейшую тестовую задачу - например, консоль. В ней все силы и моменты очевидны. Если программа их повторит - ей можно верить.

Можно в одной схеме два варианта рядом задать - например, оболочечный и стержневой. Обычно по результатам выясняется, что при вводе данных есть какие-то тонкости. Тут бы я еще поискал причину смещения в
эпюрах моментов, может оказаться что от этих элементов еще и посторонний эксцентриситет в пилон добавился.