86. Редактор конструирования. Параметры конструирования железобетонных элементов

В рамках данной статьи рассмотрим Редактор конструирования для железобетонных элементов.

Параметры конструирования железобетонных стержней

При задании параметров конструирования в первую очередь выбираются нормы, по которым будет выполняться расчет конструирования:

На примере СП 63.13330.2018 рассмотрим параметры и пункты норм, к которым нужно обращаться при задании исходных данных.

Параметры бетона:

Коэффициенты y_b3 и y_b5назначаются согласно п.6.1.12[1]:

Коэффициент y_b3 – для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования более 1,5 м, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb, y_b3 = 0,85;

Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур учитывают коэффициентом условий работы бетона y_b5 ≤ 1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициент y_b5 = 1,0. В остальных случаях значения коэффициента принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно специальным указаниям.

Коэффициенты для особых сочетаний  y_ca2 и y_ca3 назначаются согласно п.Б.1 [2] (используются в тех задачах, где присутствуют особые загружения):

Приложение Б исключено с 28.01.2022 - Изменение № 2

Параметры арматуры:

• В материале «Продольная арматура» задается коэффициент для изменения сопротивления арматуры.

• Коэффициент y_{sa –} коэффициент условий работы для арматуры всех классов принимаемый равным 1,1 согласно п.Б.1 [2].

Учет дополнительной продольной арматуры:

Нажатие на кнопку со знаком «+» позволяет добавить строку/строки для задания параметров дополнительной продольной арматуры. Нажатие на кнопку со знаком "-" удалит лишнюю строку параметров продольной арматуры. После добавления строк они нумеруются по порядку. Этот номер типа арматуры используется при задании стержней в сечении в «Редакторе сечений»:

Совместное действие Mkr, M и Q:

Учет совместного действия М_kr (крутящий момент), М (изгибающий момент) и Q (поперечная сила) осуществляется за счет установки флажка в пункте, показанном на рисунке 5. В таком случае в расчете будут учитываться формулы (8.78) п. 8.1.40, (8.79) п. 8.1.41 [1].

Учет ползучести:

Флажок «Учет ползучести» означает, что для длительно действующих загружений и сочетаний будет использовано уменьшенное значение модуля упругости для I и II предельных состояний согласно п. 6.1.15 [1].

При продолжительном действии нагрузки согласно п. 6.1.15 [1] модуль упругости должен учитывать эффекты ползучести, выраженные в формуле (6.13) через коэффициент ϕ_b,cr. Его можно найти исходя из п. 6.1.16 [1], который ссылается на таблицу 6.12, где программа интерполяцией вычислит значение коэффициента в зависимости от относительной влажности и класса бетона.

II предельное состояние:

При необходимости расчета по II ПС ставится флажок, после чего становятся доступны следующие параметры:

• Ширина раскрытия трещин от продолжительных и непродолжительных нагрузок согласно п. 8.2.6 [1]. Здесь можно задать собственные значения по ширине раскрытия:
  

• Для расчета по трещиностойкости согласно формуле П.8.2 следует указать диметр арматуры, альтернативным вариантом будет задание шага продольной арматуры (данный параметр активен только для пластин):
  

• Флажок «Учет сейсмики» добавляет в расчет по трещиностойкости учет комбинаций, полученных по результатам сейсмического воздействия согласно п. 6.7.1 [3]:
  

Флажок «Статически определимая система»:

• При включенном флажке программа считает систему отдельно стоящей (статически определимой) и строго по п. 8.1.15 рассчитывает коэффициент ɳ для корректировки моментов.

• При выключенном флажке программа учитывает, что элемент является частью единого каркаса здания (статически неопределимой системы), где эффекты второго порядка и прогибы должны учитываться через глобальный расчет схемы (например, по деформированной схеме всего здания). В этом случае локальный коэффициент ɳ для каждого отдельного стержня принудительно не вычисляется, чтобы избежать двойного учета нелинейности.

Учет коэффициента ϕ_n при расчете на действие Q п. 8.1.34 [1]:

Данный коэффициент учитывает влияние продольного армирования при расчете на поперечную силу и при расчете по наклонной полосе между трещинами. Добавлена возможность выбора учета ϕ_n по формуле из п. 8.1.34 [1] или по нелинейной деформационной модели.

Расчетные длины:

Расчетная длина требуется для определения коэффициента ϕ п. 7.1.9 [1]. Мы можем вычислять данную длину через коэффициент или через длину. Применить коэффициент можно согласно п. 8.1.17 [1]. Расчетная длина в стержневых КЭ вычисляется вокруг осей выравнивания напряжений:

расчётная длина Y — это расчётная длина относительно оси Y в плоскости XOZ, а расчётная длина Z — это расчётная длина относительно оси Z, то есть в плоскости XOY.

Случайные эксцентриситеты:

Данный флажок отвечает за учет случайных эксцентриситетов согласно п. 8.1.7 [1]. Их можно вычислить самостоятельно или рассчитать программой.

Максимальный процент армирования:

Максимальный процент армирования задается пользователем согласно конструктивным требованиям. Если этот показатель при подборе будет превышен, то такие элементы красным цветом.

Коэффициент надежности по ответственности:

В зависимости от класса и уровня ответственности сооружений при их проектировании необходимо использовать коэффициенты надежности по ответственности, минимальные значения которых приведены в таблице 2 [4]:

Уточнение: если вы учитываете данный коэффициент в нагрузках, то не следует дублировать его в параметрах конструирования. В противном случае программа самостоятельно подберет усилия, умножит их на данный коэффициент и по полученным увеличенным усилиям будет рассчитывать армирование.

Конструктивные особенности:

Пользователь сам выбирает, учитывать конструктивные особенности с помощью программы или задавать их самостоятельно. При выборе автоматического учета особенностей в программе через клавишу F1 можно найти конкретные пункты норм, которые учитываются в расчете при выборе типа элемента «балка» или «колонна». Для этого в поиске по справке необходимо ввести «конструктивные требования»:

Коэффициенты для проверки на прочность:

Коэффициенты m_tr1и m_tr2 назначаются согласно п. 5.15 СП 14.13330.2018 [3].

Ползунок точности расчета:

Ползунок «Точность расчет» (быстрее – точнее) позволяет пользователю регулировать шаг приращения при подборе арматуры.

Параметры конструирования железобетонных пластин

Основные параметры схожи со стержневыми элементами, но есть отличия.

Шаг поперечных стержней при продавливании:

Здесь пользователь может регулировать шаг S_w поперечных стержней при расчете на продавливание в программе. Расчет на продавливание описан в п. 8.1.46 – 8.1.52 [1]. Шаг поперечных стержней при продавливании назначается в соответствии с рис. 8.13 [1].

Шаг/диаметр стержней:

Данный параметр задается для расчета по трещиностойкости. Как и в стержнях,в пластинах есть возможность задать шаг, если диаметр неизвестен. В таком случае программа берет подобранную площадь и согласно шагу по сортаменту определяет диаметр, который затем подставляет в формулу расчета трещиностойкости.

Расчетные длины:

Расчетные длины для пластинчатых элементов указываются также относительно осей выравнивания напряжений:

- расчётная длина Y — это расчётная длина вдоль оси Y, то есть в плоскости ZOY, а расчётная длина X — это расчётная длина вдоль оси X, то есть в плоскости ZOX

Однако для пластин предусмотрена возможность задать только расчетную длину, так как у стен триангуляция элементов может быть произвольной.

Минимальный процент использования:

Минимальный процент армирования задается согласно п. 10.3.6 [1] в зависимости от типа работы элемента.

Метод расчета:

• Аналитический метод (метод Н.И. Карпенко) — обобщенный подход к расчету пластинчатых элементов, основанный на теории деформирования железобетона с трещинами. Если базовый метод СП 63 производит подбор арматуры преимущественно в фиксированных нормальных сечениях вдоль осей КЭ, то аналитический метод исследует прочность по главным площадкам напряжений. Программа анализирует непрерывный спектр направлений (сечений) с определенным угловым шагом, что обеспечивает комплексный учет всех компонентов внутренних усилий без их предварительной искусственной трансформации.

• Метод Wood & Armer. При изгибе плит перекрытий и фундаментов возникают не только линейные моменты (Mx), (My), но и крутящий момент (Mxy). Метод Вуда-Армера математически трансформирует крутящий момент в эквивалентные добавки к линейным моментам.

• Метод СП 63.13330.2018 Этот алгоритм строго реализует требования национальных российских норм проектирования. Трансформация усилий и проверка прочности нормальных и наклонных сечений выполняются по методикам, прописанным в СП 63.13330.2018.

Список литературы

СП 64.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции»;

СП 296.13330.2017 «Здания и сооружения. Особые воздействия»;

СП 14.13330.2018 «Строительство в сейсмических районах»;

ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований».