Начало истории | Мой первый проект на фрилансе
Недавно я писал о том, что завершил работу над крупным проектом на фрилансе, и обещал рассказать об этом. Этот пост — первый в серии, в которой раскрою как коммуникативную сторону этого проекта (отношения с клиентом), так и техническую (расчеты, результаты, полезные уроки).
Началось все с того, что клиенты искали хорошего специалиста для выполнения расчетов, связанных с проектом усиления моста.
Мост к тому моменту был наполовину построен, но из-за череды ошибок проектировщиков и строителей работы были приостановлены. Прогибы в пролете уже значительно превышали допустимые. Требовалось выполнить проект усиления, которое позволило бы компенсировать все накопленные ранее ошибки, компенсировать текущий прогиб и повысить жесткость пролетного строения таким образом, чтобы в конце монтажа прогибы остались в допустимых пределах.
Ко мне обратились по знакомству, как к специалисту по SOFiSTiK. Расчеты требовалось выполнить именно в этой программе, т.к. более простое ПО просто не подошло бы по причине сложности расчетов.
Я согласился не сразу. Сначала взвешивал все риски, возможные трудности и оценивал, насколько моих навыков хватает для этой работы. Все выглядело очень сложным, но я в целом понимал, как решать эту задачу.
Главным драйвером для меня стала возможность получить ценный опыт и достойная оплата. О цене мы договорились довольно просто — я сразу спросил, каков бюджет. Тогда заказчики поступили добросовестно и сразу предложили хорошую сумму, которая позволила бы мне на следующие 6 месяцев удвоить получаемый на тот момент ежемесячный доход.
Мы подписали договор, в котором учли разбиение всех оплат на 5 этапов, что считаю очень правильной практикой, которая делает работу более безопасной с обеих сторон.
В следующих постах расскажу о самом проекте и полезных уроках, которые извлек из этой работы. Если интересно видеть продолжение — накидайте 🔥.
Недавно я писал о том, что завершил работу над крупным проектом на фрилансе, и обещал рассказать об этом. Этот пост — первый в серии, в которой раскрою как коммуникативную сторону этого проекта (отношения с клиентом), так и техническую (расчеты, результаты, полезные уроки).
Началось все с того, что клиенты искали хорошего специалиста для выполнения расчетов, связанных с проектом усиления моста.
Мост к тому моменту был наполовину построен, но из-за череды ошибок проектировщиков и строителей работы были приостановлены. Прогибы в пролете уже значительно превышали допустимые. Требовалось выполнить проект усиления, которое позволило бы компенсировать все накопленные ранее ошибки, компенсировать текущий прогиб и повысить жесткость пролетного строения таким образом, чтобы в конце монтажа прогибы остались в допустимых пределах.
Ко мне обратились по знакомству, как к специалисту по SOFiSTiK. Расчеты требовалось выполнить именно в этой программе, т.к. более простое ПО просто не подошло бы по причине сложности расчетов.
Я согласился не сразу. Сначала взвешивал все риски, возможные трудности и оценивал, насколько моих навыков хватает для этой работы. Все выглядело очень сложным, но я в целом понимал, как решать эту задачу.
С мостами я до этого не работал, но сказал себе, что это просто большая балка, а балки я считать умел.
Главным драйвером для меня стала возможность получить ценный опыт и достойная оплата. О цене мы договорились довольно просто — я сразу спросил, каков бюджет. Тогда заказчики поступили добросовестно и сразу предложили хорошую сумму, которая позволила бы мне на следующие 6 месяцев удвоить получаемый на тот момент ежемесячный доход.
Мы подписали договор, в котором учли разбиение всех оплат на 5 этапов, что считаю очень правильной практикой, которая делает работу более безопасной с обеих сторон.
В следующих постах расскажу о самом проекте и полезных уроках, которые извлек из этой работы. Если интересно видеть продолжение — накидайте 🔥.
🔥88❤5
Расчетная модель | Мой первый проект на фрилансе
В предыдущем посте серии поделился, как взял на фриланс расчет проекта усиления моста. Сегодня расскажу про сам проект и расчетную модель.
Основные этапы работы, которые мне предстояло выполнить по договору:
1. Моделирование процесса возведения до текущего момента времени (чтобы определить текущее НДС элементов на момент перед продолжением работ)
2. Моделирование процесса «разгибания» моста в обратную сторону. Для этого предполагалось использовать мощные домкраты, которые воздействовали бы на пролетное строение снизу рядом с одной из опор
3. Моделирование процесса усиления моста после его подъема, дальнейших этапов монтажа и подбор необходимой конфигурации усиления
4. Подготовка расчетного тома для прохождения экспертизы
Само пролетное строение состояло из 2-х главных балок переменного сечения, объединенных сверху сплошной ортотропной плитой с ребрами жесткости.
Снизу пролетное строение предполагалось усиливать конструкцией, состоящей из 2-х продольных ребер, соединенных сплошной плитой, и поперечных ребер, обеспечивающих жесткость и устойчивость продольных.
Левая опора моста была задумана как жестко-защемленная. Опорный момент воспринимался парой сил, возникающих в растянутой оттяжке и 2-х сжатых упорах. Правая опора — шарнирно-подвижная.
И, наконец, в последнюю очередь монтировалась декоративная пространственная металлоконструкция. Она минимально, но все же включалась в совместную работу с пролетным строением, и их взаимное влияние друг на друга нужно было учесть.
Изначально я начал работать со стержневой моделью, однако скоро стало понятно, что ее возможностей не хватает, и перешел на оболочковую. Это позволило:
• более точно и явно моделировать этапность (всего в расчет было включено около 50 монтажных стадий!)
• детализировать модель (включать смотровые отверстия и т.д.)
• более точно анализировать устойчивость элементов
В следующий раз расскажу о результатах анализа и интересных моментах, возникших в этой работе.
В предыдущем посте серии поделился, как взял на фриланс расчет проекта усиления моста. Сегодня расскажу про сам проект и расчетную модель.
Основные этапы работы, которые мне предстояло выполнить по договору:
1. Моделирование процесса возведения до текущего момента времени (чтобы определить текущее НДС элементов на момент перед продолжением работ)
2. Моделирование процесса «разгибания» моста в обратную сторону. Для этого предполагалось использовать мощные домкраты, которые воздействовали бы на пролетное строение снизу рядом с одной из опор
3. Моделирование процесса усиления моста после его подъема, дальнейших этапов монтажа и подбор необходимой конфигурации усиления
4. Подготовка расчетного тома для прохождения экспертизы
Само пролетное строение состояло из 2-х главных балок переменного сечения, объединенных сверху сплошной ортотропной плитой с ребрами жесткости.
Снизу пролетное строение предполагалось усиливать конструкцией, состоящей из 2-х продольных ребер, соединенных сплошной плитой, и поперечных ребер, обеспечивающих жесткость и устойчивость продольных.
Левая опора моста была задумана как жестко-защемленная. Опорный момент воспринимался парой сил, возникающих в растянутой оттяжке и 2-х сжатых упорах. Правая опора — шарнирно-подвижная.
И, наконец, в последнюю очередь монтировалась декоративная пространственная металлоконструкция. Она минимально, но все же включалась в совместную работу с пролетным строением, и их взаимное влияние друг на друга нужно было учесть.
Изначально я начал работать со стержневой моделью, однако скоро стало понятно, что ее возможностей не хватает, и перешел на оболочковую. Это позволило:
• более точно и явно моделировать этапность (всего в расчет было включено около 50 монтажных стадий!)
• детализировать модель (включать смотровые отверстия и т.д.)
• более точно анализировать устойчивость элементов
В следующий раз расскажу о результатах анализа и интересных моментах, возникших в этой работе.
👍34🔥21❤8
Проверка прочности, напряжения и концентраторы | мой первый проект на фрилансе
В предыдущем посте серии рассказывал о проекте и расчетной модели моста. Сегодня поделюсь результатами, а именно — остановлюсь на прочности.
В нормативных документах (СП 16, СП 35) отсутствуют методы проверки прочности конструкций такой причудливой формы.
В подобных случаях используют общие теории прочности материала. В случае стальных конструкций обычно применяется четвертая (энергетическая) теория прочности Губера-Мизеса-Генки.
Считается, что если эквивалентные напряжения Мизеса достигают предела текучести стали, начинают возникать пластические деформации. Другими словами, материал начинает работать за пределами линейно-упругой зоны. Но это еще не разрушение! И вот тут начинается зона неопределенности: а можно ли допускать пластические деформации. Если да, то насколько большой может быть область их распространения?
В нормативке нет прямого ответа на эти вопросы, зато их очень подробно и понятно разобрал Андрей Голенкин в своем цикле лекций «Пластика и точка».
В карточках я привел пример с концентратором напряжений в зоне отверстий. Проектируя консервативно, следовало бы увеличить толщину листа примерно в 1.5 раз, чтобы избежать локальных зон развития пластики. Однако я склонился к их допущению, т.к. в районе концентратора есть материал, куда эти напряжения в итоге перераспределятся, и ничего страшного не будет.
Несмотря на допущение пластики, были приняты меры по уменьшению напряжений в зонах концентрации:
1. Я оптимизировал форму отверстий. Изначально они были круглые, с переходом на овальную форму уменьшилось значение коэффициента концентрации
2. В пределах ослабленного сечения были введены пластины усиления, увеличивающие площадь сечения и уменьшающие средние напряжения по сечению.
В предыдущем посте серии рассказывал о проекте и расчетной модели моста. Сегодня поделюсь результатами, а именно — остановлюсь на прочности.
В нормативных документах (СП 16, СП 35) отсутствуют методы проверки прочности конструкций такой причудливой формы.
В подобных случаях используют общие теории прочности материала. В случае стальных конструкций обычно применяется четвертая (энергетическая) теория прочности Губера-Мизеса-Генки.
Суть таких теорий в том, что сложное НДС сводится к одной скалярной величине, которую называют эквивалентным напряжением. Для проверки прочности это напряжение сравнивают с предельным (для стали — с пределом текучести).
Считается, что если эквивалентные напряжения Мизеса достигают предела текучести стали, начинают возникать пластические деформации. Другими словами, материал начинает работать за пределами линейно-упругой зоны. Но это еще не разрушение! И вот тут начинается зона неопределенности: а можно ли допускать пластические деформации. Если да, то насколько большой может быть область их распространения?
В нормативке нет прямого ответа на эти вопросы, зато их очень подробно и понятно разобрал Андрей Голенкин в своем цикле лекций «Пластика и точка».
В карточках я привел пример с концентратором напряжений в зоне отверстий. Проектируя консервативно, следовало бы увеличить толщину листа примерно в 1.5 раз, чтобы избежать локальных зон развития пластики. Однако я склонился к их допущению, т.к. в районе концентратора есть материал, куда эти напряжения в итоге перераспределятся, и ничего страшного не будет.
Несмотря на допущение пластики, были приняты меры по уменьшению напряжений в зонах концентрации:
1. Я оптимизировал форму отверстий. Изначально они были круглые, с переходом на овальную форму уменьшилось значение коэффициента концентрации
2. В пределах ослабленного сечения были введены пластины усиления, увеличивающие площадь сечения и уменьшающие средние напряжения по сечению.
🔥22👍11💯3👏2❤1
Влияние этапности монтажа | мой первый проект на фрилансе
Одна из особенностей расчета мостов, которую я хорошо на себе испытал — это большое влияние этапности их монтажа. В моем расчете насчитывалось около 50 монтажных стадий, включающих последовательное добавление элементов, приложение нагрузок, монтажные воздействия и даже неоднократное изменение конструктивной схемы.
В карточках см. пример влияния этапности на распределение напряжений в основных несущих элементах. На фрагменте модели показаны главные балки пролетного строения, соединенные верхней плитой. Прочие элементы модели скрыты для простоты восприятия.
Монтаж этих конструкций можно грубо разделить на 2 этапа:
1. монтаж главных балок с соединяющими их частями верхней плиты
2. монтаж боковых секций, увеличивающих ширину моста и его жесткость
Подобные и другие эффекты наблюдаются и в зданиях, которыми я занимаюсь чаще. Особенно в высотном строительстве. В будущем планирую посвятить внимание этой теме и показать больше примеров того, когда и почему важно учитывать этапность возведения для корректного определения усилий и деформаций элементов модели.
А вы учитываете этапность в своих расчетных моделях? Если да, то в каких случаях, и для чего? Поделитесь своим опытом и мыслями, мне интересно:)
Одна из особенностей расчета мостов, которую я хорошо на себе испытал — это большое влияние этапности их монтажа. В моем расчете насчитывалось около 50 монтажных стадий, включающих последовательное добавление элементов, приложение нагрузок, монтажные воздействия и даже неоднократное изменение конструктивной схемы.
В карточках см. пример влияния этапности на распределение напряжений в основных несущих элементах. На фрагменте модели показаны главные балки пролетного строения, соединенные верхней плитой. Прочие элементы модели скрыты для простоты восприятия.
Монтаж этих конструкций можно грубо разделить на 2 этапа:
1. монтаж главных балок с соединяющими их частями верхней плиты
2. монтаж боковых секций, увеличивающих ширину моста и его жесткость
Видно, что в месте стыка центрального и боковых блоков плиты напряжения резко меняются.
• в центральном блоке они имеют величину ~ 100 МПа
• в боковых блоках они имеют величину ~ 30 МПа
При выполнении расчета без разбиения на стадии эти напряжения были бы практически одинаковыми!
Подобные и другие эффекты наблюдаются и в зданиях, которыми я занимаюсь чаще. Особенно в высотном строительстве. В будущем планирую посвятить внимание этой теме и показать больше примеров того, когда и почему важно учитывать этапность возведения для корректного определения усилий и деформаций элементов модели.
А вы учитываете этапность в своих расчетных моделях? Если да, то в каких случаях, и для чего? Поделитесь своим опытом и мыслями, мне интересно:)
🔥24👍8❤3👏3💯2
Сегодня для конструкторов нашей компании я провёл вебинар, посвящённый расчёту железобетонных плит на продавливание в зонах у торцов и углов.
Когда сам начинал погружаться в эту тему, то осознал, что вокруг неё существует множество мнений и подходов, и все они далеки от однозначности. И этим стало интереснее!
Ниже поделюсь с вами результатами своих исследований в этой области.
P.S. На фото я сижу на терассе коворкинга, сам веб проводил в душной коморке метр на метр 🤪
Когда сам начинал погружаться в эту тему, то осознал, что вокруг неё существует множество мнений и подходов, и все они далеки от однозначности. И этим стало интереснее!
Ниже поделюсь с вами результатами своих исследований в этой области.
P.S. На фото я сижу на терассе коворкинга, сам веб проводил в душной коморке метр на метр 🤪
🔥23👍6🤔3
Расчёт торцов и углов стен на продавливание
У многих конструкторов возникают сложности с этим расчётом, несмотря на то, что методика описана в СП 430 и сводится к простой проверке по одной формуле.
Сам расчёт можно разложить на 3 этапа:
1. Определение внутренних усилий в конструкциях
2. Нахождение равнодействующей поперечных сил в плите, действующих вдоль длины расчётного контура
3. Проверка условия прочности
Сложность представляет второй этап. Как определить равнодействующую поперечную силу вдоль контура — в СП не сказано. Из этой ситуации инженеры выходят по-разному: одни ориентируются на продольные силы в стене, другие — на усилия в КЭ плиты, которые попадают в расчётный контур. Третьи — считают вручную по грузовым площадям.
Лично я уважаю только один способ — суммировать усилия в КЭ плиты, так как это наиболее точно отражает требование СП и саму физику процесса.
Есть и другая сложность — как правильно назначить размер КЭ? Мы провели своё мини-исследование для того, чтобы ответить на этот вопрос и вывести рекомендации для наших конструкторов. Для этого выполнили так называемый «поиск сходимости»:
• Выполнялись серии расчётов с разными размерами КЭ: от 0.25h и до 1.5h, где h — рабочая высота плиты
• В каждом случае вдоль контура суммировались поперечные силы
• Определялась относительная ошибка, связанная с укрупнением сетки КЭ. В качестве условно правильного решения бралось значение при минимальном размере сетки, равном 0.25h
Такой размер сетки выглядит достаточно мелким, и его трудно применять на всей плите. Поэтому целесообразно делать локальные сгущения. С размером зоны сгущения мы, кстати, тоже экспериментировали. Пришли к рекомендации делать её размером не менее 10h х 10h.
// Поделитесь, а как вы в своей практике выполняете эти проверки? И есть ли у вас правила моделирования, которых вы придерживаетесь?
У многих конструкторов возникают сложности с этим расчётом, несмотря на то, что методика описана в СП 430 и сводится к простой проверке по одной формуле.
Сам расчёт можно разложить на 3 этапа:
1. Определение внутренних усилий в конструкциях
2. Нахождение равнодействующей поперечных сил в плите, действующих вдоль длины расчётного контура
3. Проверка условия прочности
Сложность представляет второй этап. Как определить равнодействующую поперечную силу вдоль контура — в СП не сказано. Из этой ситуации инженеры выходят по-разному: одни ориентируются на продольные силы в стене, другие — на усилия в КЭ плиты, которые попадают в расчётный контур. Третьи — считают вручную по грузовым площадям.
Лично я уважаю только один способ — суммировать усилия в КЭ плиты, так как это наиболее точно отражает требование СП и саму физику процесса.
Есть и другая сложность — как правильно назначить размер КЭ? Мы провели своё мини-исследование для того, чтобы ответить на этот вопрос и вывести рекомендации для наших конструкторов. Для этого выполнили так называемый «поиск сходимости»:
• Выполнялись серии расчётов с разными размерами КЭ: от 0.25h и до 1.5h, где h — рабочая высота плиты
• В каждом случае вдоль контура суммировались поперечные силы
• Определялась относительная ошибка, связанная с укрупнением сетки КЭ. В качестве условно правильного решения бралось значение при минимальном размере сетки, равном 0.25h
В результате большого числа тестов (показаны на графике) оказалось, что для обеспечения 5% точности следует назначать размер КЭ не более 0.5h.
Такой размер сетки выглядит достаточно мелким, и его трудно применять на всей плите. Поэтому целесообразно делать локальные сгущения. С размером зоны сгущения мы, кстати, тоже экспериментировали. Пришли к рекомендации делать её размером не менее 10h х 10h.
// Поделитесь, а как вы в своей практике выполняете эти проверки? И есть ли у вас правила моделирования, которых вы придерживаетесь?
🔥51👍15👏6
Устойчивость пластин | мой первый проект на фрилансе
При анализе моста, о котором я писал в предыдущих постах серии [1, 2, 3, 4], столкнулся с проверкой устойчивости пластин. Проверка всех потенциально опасных мест по классике с использованием аналитических решений заняла бы огромное количество времени.
Давайте разберемся, как эта задача решается при численном моделировании на базе конечно-элементной модели.
1. Базовый метод — это так называемый линейный расчет форм потерь устойчивости, или расчет коэффициентов запаса устойчивости (КЗУ). В англ. источниках — Linear Bifurcation (Buckling) Analysis, или LBA. Этот расчет может быть выполнен почти в любом расчетном комплексе и делается очень просто. При этом он помогает выявить опасные участки и соответствующие им формы потери устойчивости, а также выдает любимые экспертизой коэффициенты запаса.
Главный минус метода — убийственно низкая точность.
Вот, к примеру. Если КЗУ > 10, я с вероятностью 99% могу быть уверен, что все ок. Если КЗУ < 1, то с вероятностью 99% все плохо. А весь спектр значений КЗУ = 1…10 по сути — зона неопределенности, где нет строгих критериев.
Причина низкой точности в том, что метод не учитывает:
• влияние деформаций схемы на ее геометрическую жесткость
• несовершенства изготовления и монтажа элементов, которые снижают начальную геометрическую жесткость
• нелинейность работы материала
2. Второй и более продвинутый метод — прямое моделирование потери устойчивости нелинейным расчетом. Этот расчет сложный в настройке и может включать в себя:
• учет геометрической нелинейности (обязательно)
• учет начальных несовершенств (опционально)
• учет нелинейности работы материала (опционально)
К этому методу обращаются, когда нет уверенности в положительности результатов, полученных в первом методе, или требуется большая точность.
// А какие ориентиры при оценке КЗУ для пластин встречали вы? Как их оцениваете?
При анализе моста, о котором я писал в предыдущих постах серии [1, 2, 3, 4], столкнулся с проверкой устойчивости пластин. Проверка всех потенциально опасных мест по классике с использованием аналитических решений заняла бы огромное количество времени.
Давайте разберемся, как эта задача решается при численном моделировании на базе конечно-элементной модели.
1. Базовый метод — это так называемый линейный расчет форм потерь устойчивости, или расчет коэффициентов запаса устойчивости (КЗУ). В англ. источниках — Linear Bifurcation (Buckling) Analysis, или LBA. Этот расчет может быть выполнен почти в любом расчетном комплексе и делается очень просто. При этом он помогает выявить опасные участки и соответствующие им формы потери устойчивости, а также выдает любимые экспертизой коэффициенты запаса.
Главный минус метода — убийственно низкая точность.
Вот, к примеру. Если КЗУ > 10, я с вероятностью 99% могу быть уверен, что все ок. Если КЗУ < 1, то с вероятностью 99% все плохо. А весь спектр значений КЗУ = 1…10 по сути — зона неопределенности, где нет строгих критериев.
Причина низкой точности в том, что метод не учитывает:
• влияние деформаций схемы на ее геометрическую жесткость
• несовершенства изготовления и монтажа элементов, которые снижают начальную геометрическую жесткость
• нелинейность работы материала
2. Второй и более продвинутый метод — прямое моделирование потери устойчивости нелинейным расчетом. Этот расчет сложный в настройке и может включать в себя:
• учет геометрической нелинейности (обязательно)
• учет начальных несовершенств (опционально)
• учет нелинейности работы материала (опционально)
К этому методу обращаются, когда нет уверенности в положительности результатов, полученных в первом методе, или требуется большая точность.
В моем случае полученный в линейном расчете КЗУ > 4. Сама форма выглядит адекватно, что важно. Меня результат устроил.
// А какие ориентиры при оценке КЗУ для пластин встречали вы? Как их оцениваете?
👍19🔥7💯5😱3💔1