Нелинейная пониженная жесткость ж/б конструкций
Данной теме я хочу посвятить несколько следующих постов. Последовательно разберемся, что такое нелинейная пониженная жесткость железобетона, и как ее учитывать при выполнении расчета.
Начнем с понятий и сути вопроса.
Сочетание «нелинейная пониженная жесткость» означает жесткость с учетом нелинейных свойств железобетона, в отличие от «линейной» жесткости, посчитанной в предположении идеально-упругой работы всего сечения (когда работает закон Гука).
Есть 2 основные причины, почему «нелинейная» жесткость железобетона всегда будет меньше «линейной»:
• образование и раскрытие трещин в сечении, которое приводит к уменьшению рабочей площади и уменьшению момента инерции
• ползучесть бетона, эффект которой можно упрощенно свести к уменьшению модуля упругости бетона
Расчеты с использованием «линейных» жесткостей дают результаты, зачастую далекие от реалистичных. Мы находим некорректное распределение внутренних усилий, а также сильно недооцениваем величины деформаций.
Теперь посмотрим, что об этом говорят нормы.
В СП 63.13330.2018 п. 8.2.26 и 8.2.27 есть аналитическая методика определения изгибной жесткости сечений [ D ], учитывающая влияние описанных выше эффектов. Эта методика является своего рода эталонным решением, однако на практике она почти никогда не помогает! Есть 2 причины:
• она трудоемка (много сложных формул)
• нужно знать армирование сечения и внутренние усилия в нем, а эти составляющие неизвестны в большинстве случаев, когда мы выполняем расчет
Поэтому есть 2 альтернативы, использующиеся на практике:
1. применение условных понижающих коэффициентов к жесткости
2. использование физически-нелинейной модели железобетона
Оба этих метода мы рассмотрим в следующих постах.
Если вам интересна эта тема — накидайте реакций и пишите в комменты вопросы, которые у вас возникают!
Данной теме я хочу посвятить несколько следующих постов. Последовательно разберемся, что такое нелинейная пониженная жесткость железобетона, и как ее учитывать при выполнении расчета.
Начнем с понятий и сути вопроса.
Сочетание «нелинейная пониженная жесткость» означает жесткость с учетом нелинейных свойств железобетона, в отличие от «линейной» жесткости, посчитанной в предположении идеально-упругой работы всего сечения (когда работает закон Гука).
Есть 2 основные причины, почему «нелинейная» жесткость железобетона всегда будет меньше «линейной»:
• образование и раскрытие трещин в сечении, которое приводит к уменьшению рабочей площади и уменьшению момента инерции
• ползучесть бетона, эффект которой можно упрощенно свести к уменьшению модуля упругости бетона
Расчеты с использованием «линейных» жесткостей дают результаты, зачастую далекие от реалистичных. Мы находим некорректное распределение внутренних усилий, а также сильно недооцениваем величины деформаций.
Теперь посмотрим, что об этом говорят нормы.
В СП 63.13330.2018 п. 8.2.26 и 8.2.27 есть аналитическая методика определения изгибной жесткости сечений [ D ], учитывающая влияние описанных выше эффектов. Эта методика является своего рода эталонным решением, однако на практике она почти никогда не помогает! Есть 2 причины:
• она трудоемка (много сложных формул)
• нужно знать армирование сечения и внутренние усилия в нем, а эти составляющие неизвестны в большинстве случаев, когда мы выполняем расчет
Поэтому есть 2 альтернативы, использующиеся на практике:
1. применение условных понижающих коэффициентов к жесткости
2. использование физически-нелинейной модели железобетона
Оба этих метода мы рассмотрим в следующих постах.
Если вам интересна эта тема — накидайте реакций и пишите в комменты вопросы, которые у вас возникают!
🔥67👍15❤4💯4👏2
Нелинейная пониженная жесткость ж/б конструкций | Применение условных понижающих коэффициентов
В прошлом посте мы разобрались с тем, что такое «нелинейная» пониженная жесткость ж/б конструкций, по каким причинам она отличается от «линейной», и почему важно учитывать ее в расчетах.
Теперь рассмотрим первый практический способ ее учета в расчетных моделях — условные коэффициенты понижения жесткости.
Суть простая — мы учитываем все нелинейности одним единственным поправочным коэффициентом к «линейной» жесткости сечения. В СП 430.1325800.2018 п. 6.2.7-6.2.10 даются рекомендованные значения:
• 0.2…0.3 — для горизонтальных элементов (плит и балок)
• 0.6 — для вертикальных (стен, пилонов, колонн)
Большинство современных программ позволяют ввести эти коэффициенты в свойствах сечений. Если такой функции нет — то их можно учесть через искусственное понижение модуля упругости бетона.
Надо отметить, что в зарубежных нормах (EN, ACI) рекомендации к значениям более детализированные. Например, значения для плит и балок 0.25 и 0.35 соответственно (ACI 318-19).
Более подробный анализ рекомендуемых в зарубежных нормах коэффициентов есть в статье на Structuristik. Оттуда с позволения автора я взял приведенные в этом посте значения для норм EN и ACI (см. карточки).
Условные коэффициенты понижения жесткости пользуются популярностью как минимум по 3-м причинам:
• простота ввода данных
• возможность оставаться в рамках линейного расчета (скорость, использование РСУ)
• возможность выполнять расчет, когда армирование и НДС элементов неизвестно
Но есть и очевидный минус: любые усредненные значения являются довольно грубым приближением.
В следующей части рассмотрим применение второго метода — физически-нелинейную модель материала. Буду рад вашим вопросам и обратной связи в комментариях!
В прошлом посте мы разобрались с тем, что такое «нелинейная» пониженная жесткость ж/б конструкций, по каким причинам она отличается от «линейной», и почему важно учитывать ее в расчетах.
Теперь рассмотрим первый практический способ ее учета в расчетных моделях — условные коэффициенты понижения жесткости.
Суть простая — мы учитываем все нелинейности одним единственным поправочным коэффициентом к «линейной» жесткости сечения. В СП 430.1325800.2018 п. 6.2.7-6.2.10 даются рекомендованные значения:
• 0.2…0.3 — для горизонтальных элементов (плит и балок)
• 0.6 — для вертикальных (стен, пилонов, колонн)
Большинство современных программ позволяют ввести эти коэффициенты в свойствах сечений. Если такой функции нет — то их можно учесть через искусственное понижение модуля упругости бетона.
Надо отметить, что в зарубежных нормах (EN, ACI) рекомендации к значениям более детализированные. Например, значения для плит и балок 0.25 и 0.35 соответственно (ACI 318-19).
Более подробный анализ рекомендуемых в зарубежных нормах коэффициентов есть в статье на Structuristik. Оттуда с позволения автора я взял приведенные в этом посте значения для норм EN и ACI (см. карточки).
Условные коэффициенты понижения жесткости пользуются популярностью как минимум по 3-м причинам:
• простота ввода данных
• возможность оставаться в рамках линейного расчета (скорость, использование РСУ)
• возможность выполнять расчет, когда армирование и НДС элементов неизвестно
Но есть и очевидный минус: любые усредненные значения являются довольно грубым приближением.
Подведем итог:
Введение условных коэффициентов понижения жесткости — общепринятая во всем мире практика. Это объясняется простотой и отсутствием более удобных альтернатив, доступных без данных об НДС и армировании элемента.
В следующей части рассмотрим применение второго метода — физически-нелинейную модель материала. Буду рад вашим вопросам и обратной связи в комментариях!
🔥35👍11❤5💯2😱1
Нелинейная пониженная жесткость ж/б конструкций | Физическая нелинейность
В прошлом посте мы рассмотрели применение условных коэффициентов понижения жесткости при выполнении расчетов железобетонных конструкций.
Альтернативный способ учета нелинейности — использование физически-нелинейной модели железобетона. Программа самостоятельно определяет «реальную» жесткость каждого конечного элемента, основываясь на:
• диаграмме работы бетона и арматуры
• принятого армирование
• внутренних усилиях
Главная сложность метода в том, что в задаче становится больше неизвестных величин.
Такая задача не имеет точного решения, поэтому используется итерационный метод. Программа «методом проб и ошибок» подбирает правильное решение, которое будет удовлетворять:
• условию равновесия под действием внешней нагрузки и внутренних усилий
• «правильному» соотношению между внутренними усилиями и жесткостью (это соотношение и описывается физически-нелинейной моделью материала)
Физическая нелинейность не заменяет использование линейных коэффициентов понижения жесткости. Есть 2 основные причины:
• для нахождения «реальных» жесткостей элементов нужно знать их армирование, которое подбирается всегда по результатам линейных расчетов
• расчет становится более сложным и требует большей подготовки
Однако физнелин очень полезен в особенных случаях. В своей практике я его использую для:
• более точного расчета прогибов перекрытий, рассчитывая их как отдельно вырезанные «подсистемы», т.е. без учета совместной работы со смежными этажами и грунтовым основанием (для упрощения)
• расчетов на прогрессирующее обрушение
В прошлом посте мы рассмотрели применение условных коэффициентов понижения жесткости при выполнении расчетов железобетонных конструкций.
Альтернативный способ учета нелинейности — использование физически-нелинейной модели железобетона. Программа самостоятельно определяет «реальную» жесткость каждого конечного элемента, основываясь на:
• диаграмме работы бетона и арматуры
• принятого армирование
• внутренних усилиях
Главная сложность метода в том, что в задаче становится больше неизвестных величин.
Жесткость элемента в этом случае зависит от внутренних усилий, а распределение внутренних усилий — от жесткости. Получается замкнутый круг из 2-х неизвестных.
Такая задача не имеет точного решения, поэтому используется итерационный метод. Программа «методом проб и ошибок» подбирает правильное решение, которое будет удовлетворять:
• условию равновесия под действием внешней нагрузки и внутренних усилий
• «правильному» соотношению между внутренними усилиями и жесткостью (это соотношение и описывается физически-нелинейной моделью материала)
Физическая нелинейность не заменяет использование линейных коэффициентов понижения жесткости. Есть 2 основные причины:
• для нахождения «реальных» жесткостей элементов нужно знать их армирование, которое подбирается всегда по результатам линейных расчетов
• расчет становится более сложным и требует большей подготовки
Однако физнелин очень полезен в особенных случаях. В своей практике я его использую для:
• более точного расчета прогибов перекрытий, рассчитывая их как отдельно вырезанные «подсистемы», т.е. без учета совместной работы со смежными этажами и грунтовым основанием (для упрощения)
• расчетов на прогрессирующее обрушение
👍24🔥8🤯6💯3
Как (не) ошибиться при расчете прогибов
Как мы уже разобрались, достоверная оценка прогибов железобетонных перекрытий с учетом образования в них трещин и влиянием реологических свойств бетона (ползучесть) возможна 2 способами:
1. Линейный расчет с применением условных понижающих коэффициентов к жесткости [пост с описанием метода]
2. Расчет с использованием физически-нелинейной модели железобетона [пост с описанием метода]
В общем случае второй метод считается более точным, но и более сложным. Так всегда ли нужно к нему прибегать?
Есть достаточно четкий критерий. Дело в том, что зафиксированные в нормах коэффициенты понижения жесткости 0.2…0.3 выведены для плит с «каноническим» соотношением толщины к пролету, равным 1/30. Если соотношение нарушается в сторону утолщения плиты — то она, вероятно, будет более жесткой, и наоборот.
А как часто вы включаете физическую нелинейность в своей практике, и для каких задач?
Как мы уже разобрались, достоверная оценка прогибов железобетонных перекрытий с учетом образования в них трещин и влиянием реологических свойств бетона (ползучесть) возможна 2 способами:
1. Линейный расчет с применением условных понижающих коэффициентов к жесткости [пост с описанием метода]
2. Расчет с использованием физически-нелинейной модели железобетона [пост с описанием метода]
В общем случае второй метод считается более точным, но и более сложным. Так всегда ли нужно к нему прибегать?
Есть достаточно четкий критерий. Дело в том, что зафиксированные в нормах коэффициенты понижения жесткости 0.2…0.3 выведены для плит с «каноническим» соотношением толщины к пролету, равным 1/30. Если соотношение нарушается в сторону утолщения плиты — то она, вероятно, будет более жесткой, и наоборот.
Из этого вытекают 3 практических правила:
• Если соблюдается «каноническое» соотношение толщины к пролету, равное 1/30, и условие жесткости выполняется с запасом → достаточно выполнить линейный расчет с применением условных понижающих коэффициентов.
• Если соблюдается «каноническое» соотношение толщины к пролету, но условие жесткости выполняется на пределе → следует перейти к нелинейному расчету для уточнения значений.
• Если плита при заданном пролете тоньше, чем при «каноническом» соотношении (например, 1/35) → однозначно нужен нелинейный расчет.
А как часто вы включаете физическую нелинейность в своей практике, и для каких задач?
🔥18❤8👍7🤔2
Про «авторские методики расчета»
Иногда в среде инженеров рассуждают, можно ли пользоваться «более точными» коэффициентами понижения жесткости по рекомендациям зарубежных норм (EN, ACI и др.) вместо того, что приведено в СП 430.1325800.2018.
Например, вместо 0.3 для всего перекрытия взять 0.25 для плитной части и 0.35 для балок.
Главный довод «за» — что они более точно отражают реальное поведение конструкций. И я с этим согласен!
Но есть и другая сторона этого вопроса: зачастую в службе заказчика есть специалисты, выполняющие независимые расчеты и проверяющие проектировщиков. Или это делает НТС (научно-техническое сопровождение).
Если при сравнении результатов выясняется, что одна команда работала в рамках действующих норм, а другая использовала свои «авторские методы» — то первая будет всегда права, а для второй это ведет к репутационным и финансовым рискам.
Иногда в среде инженеров рассуждают, можно ли пользоваться «более точными» коэффициентами понижения жесткости по рекомендациям зарубежных норм (EN, ACI и др.) вместо того, что приведено в СП 430.1325800.2018.
Например, вместо 0.3 для всего перекрытия взять 0.25 для плитной части и 0.35 для балок.
Главный довод «за» — что они более точно отражают реальное поведение конструкций. И я с этим согласен!
Но есть и другая сторона этого вопроса: зачастую в службе заказчика есть специалисты, выполняющие независимые расчеты и проверяющие проектировщиков. Или это делает НТС (научно-техническое сопровождение).
Если при сравнении результатов выясняется, что одна команда работала в рамках действующих норм, а другая использовала свои «авторские методы» — то первая будет всегда права, а для второй это ведет к репутационным и финансовым рискам.
Вывод:
При выполнении расчетов зачастую важно, чтобы полученные результаты могли воспроизвести сторонние проверяющие специалисты. Расхождения, особенно влияющие на стоимость и качество проекта, всегда ведут к разбирательствам, заканчивающихся в лучшую сторону для тех, кто соблюдал действующие нормы.
❤18👍6👏3
Нелинейная пониженная жесткость ж/б конструкций | Итоги и ваши вопросы
В предыдущей серии постов я систематично разобрал одну из самых актуальных и вместе с тем неоднозначных тем в области расчетов железобетонных конструкций — учет нелинейного характера поведения железобетона в ходе конечно-элементного моделирования.
Когда я учился и выполнял курсовые проекты в лире или скаде, нам никто не рассказывал об этом. Наверно, преподаватели упрощали себе жизнь) Но когда я начал практиковать, то мне быстро объяснили, что это мастхэв, как говорится. Поэтому чем раньше вы разберетесь с этой темой, тем быстрее будет происходить ваш рост как специалиста.
• Нелинейная пониженная жесткость ж/б конструкций — тут я начал с понятий и сути вопроса
• Применение условных понижающих коэффициентов — разобрал первый практический метод учета нелинейных эффектов
• Физическая нелинейность — разобрал второй практический метод учета нелинейных эффектов
• Как (не) ошибиться при расчете прогибов — сформулировал критерии, когда нужно использовать физическую нелинейность, а когда достаточно применить понижающие коэффициенты
• Про «авторские» методики расчета — рассмотрел риски, связанные с отклонением от рекомендаций норм
Как вам такой формат в моем исполнении? Интересно было? Если да, закидайте меня огнями 🔥
Также в завершение темы предлагаю вам накидать в комментарии вопросов по ней! Если будет хотя бы несколько интересных, то я опубликую ответы на них в формате отдельного поста.
В предыдущей серии постов я систематично разобрал одну из самых актуальных и вместе с тем неоднозначных тем в области расчетов железобетонных конструкций — учет нелинейного характера поведения железобетона в ходе конечно-элементного моделирования.
Когда я учился и выполнял курсовые проекты в лире или скаде, нам никто не рассказывал об этом. Наверно, преподаватели упрощали себе жизнь) Но когда я начал практиковать, то мне быстро объяснили, что это мастхэв, как говорится. Поэтому чем раньше вы разберетесь с этой темой, тем быстрее будет происходить ваш рост как специалиста.
• Нелинейная пониженная жесткость ж/б конструкций — тут я начал с понятий и сути вопроса
• Применение условных понижающих коэффициентов — разобрал первый практический метод учета нелинейных эффектов
• Физическая нелинейность — разобрал второй практический метод учета нелинейных эффектов
• Как (не) ошибиться при расчете прогибов — сформулировал критерии, когда нужно использовать физическую нелинейность, а когда достаточно применить понижающие коэффициенты
• Про «авторские» методики расчета — рассмотрел риски, связанные с отклонением от рекомендаций норм
Как вам такой формат в моем исполнении? Интересно было? Если да, закидайте меня огнями 🔥
Также в завершение темы предлагаю вам накидать в комментарии вопросов по ней! Если будет хотя бы несколько интересных, то я опубликую ответы на них в формате отдельного поста.
🔥43👍8👏4
Уже 7 месяцев я живу на Бали, и сейчас хочется зафиксировать итоги этого периода жизни и поделиться с вами.
🔥10❤3😱3
Фиксирую и делюсь своими мыслями о жизни на Бали и своей работе.
Саморефлексия | Часть 1
• Про Бали
Мне тут нравится, и покидать это место совсем не хочется. Я привык к этой деревенской атмосфере, когда все дома не выше 3 этажей, просыпаться под пение петухов, ездить на байке и встречать закаты на берегу океана. Вместе с этим очень хочется вернуться в Питер хотя бы на время, но складывается впечатление, что сейчас риски слишком высоки.
• Про работу
Продолжается мой путь в компании АПЕКС. За 4 с лишним года там я прошел путь от инженера-конструктора до главного специалиста по автоматизации расчетов. Как это произошло? Я просто всегда иду в ту сторону, где интересно и где чувствую, что вклад моих усилий может принести наибольшую пользу.
Осенью у меня появилась талантливая помощница, и я начал развивать управленческие навыки с той целью, чтобы направлять ее работу в продуктивное русло и выстраивать стратегию нашей работы. Сейчас я работаю над шаблонами SOFiSTiK, вместе с командой разработчиков создаю программу для конструктивных расчетов (как нормкад или статика, только круче).
Много внимания уделяю внутреннему образованию в компании. Недавно завершил проведение первого потока углубленного обучения по SOFiSTiK для конструкторов. В первой группе было 12 человек, в списке предзаписи еще 40! Я поставил сложную задачу — всего за 6 занятий по 1.5 часа научить людей уверенно работать в программе и решать нестандартные задачи. Соотношение время / польза получилось на высоте, и это моя маленькая гордость!
Саморефлексия | Часть 1
• Про Бали
Мне тут нравится, и покидать это место совсем не хочется. Я привык к этой деревенской атмосфере, когда все дома не выше 3 этажей, просыпаться под пение петухов, ездить на байке и встречать закаты на берегу океана. Вместе с этим очень хочется вернуться в Питер хотя бы на время, но складывается впечатление, что сейчас риски слишком высоки.
• Про работу
Продолжается мой путь в компании АПЕКС. За 4 с лишним года там я прошел путь от инженера-конструктора до главного специалиста по автоматизации расчетов. Как это произошло? Я просто всегда иду в ту сторону, где интересно и где чувствую, что вклад моих усилий может принести наибольшую пользу.
Осенью у меня появилась талантливая помощница, и я начал развивать управленческие навыки с той целью, чтобы направлять ее работу в продуктивное русло и выстраивать стратегию нашей работы. Сейчас я работаю над шаблонами SOFiSTiK, вместе с командой разработчиков создаю программу для конструктивных расчетов (как нормкад или статика, только круче).
Много внимания уделяю внутреннему образованию в компании. Недавно завершил проведение первого потока углубленного обучения по SOFiSTiK для конструкторов. В первой группе было 12 человек, в списке предзаписи еще 40! Я поставил сложную задачу — всего за 6 занятий по 1.5 часа научить людей уверенно работать в программе и решать нестандартные задачи. Соотношение время / польза получилось на высоте, и это моя маленькая гордость!
🔥34👍6❤4💯4👏3