Почему участки плит возле колонн, углов и торцов стен проверяют на продавливание
Один из самых сложных вопросов в расчете ж/б конструкций — это проверка прочности на поперечную силу и продавливание, как ее частный случай.
Так, при проектировании очень популярных в наше время монолитных плоских плит нормы всех стран требуют выполнять проверки на продавливание в следующих местах:
1. У отдельно стоящих колонн
2. У торцов стен и пилонов
3. У углов стен
Почему именно эти зоны?
Недавно я нашёл наглядный способ объяснить это — через рассмотрение потока главных поперечных сил, возникающих в плите.
Сначала зафиксируем: главные поперечные силы (principal shear forсes) — это векторная сумма поперечных сил в направлениях x и y.
Говоря проще, эти вектора показывают путь перетекания нагрузки с пролетной части плиты к ее опорам. Формулировка не совсем строгая, но отлично помогает почувствовать суть.
Для примера я смоделировал небольшое перекрытие и приложил к нему равномерно-распределенную нагрузку. При выводе векторного поля главных поперечных сил хорошо видно: отдельно стоящая колонна, углы и торцы стен работают как концентраторы, притягивая к себе максимальные потоки сил.
Мне эта картина напоминает схождение линий магнитного поля в полюсах. Удивительно, как в разных областях возникают похожие паттерны!
Расчетные контуры, для которым мы выполняем проверки на продавливание, являются по сути контурами, через которые проходит максимальный поток поперечных сил. Именно поэтому мы их и проверяем.
Согласитесь, что связь очень наглядная?)
Один из самых сложных вопросов в расчете ж/б конструкций — это проверка прочности на поперечную силу и продавливание, как ее частный случай.
Так, при проектировании очень популярных в наше время монолитных плоских плит нормы всех стран требуют выполнять проверки на продавливание в следующих местах:
1. У отдельно стоящих колонн
2. У торцов стен и пилонов
3. У углов стен
Почему именно эти зоны?
Недавно я нашёл наглядный способ объяснить это — через рассмотрение потока главных поперечных сил, возникающих в плите.
Сначала зафиксируем: главные поперечные силы (principal shear forсes) — это векторная сумма поперечных сил в направлениях x и y.
Говоря проще, эти вектора показывают путь перетекания нагрузки с пролетной части плиты к ее опорам. Формулировка не совсем строгая, но отлично помогает почувствовать суть.
Для примера я смоделировал небольшое перекрытие и приложил к нему равномерно-распределенную нагрузку. При выводе векторного поля главных поперечных сил хорошо видно: отдельно стоящая колонна, углы и торцы стен работают как концентраторы, притягивая к себе максимальные потоки сил.
Мне эта картина напоминает схождение линий магнитного поля в полюсах. Удивительно, как в разных областях возникают похожие паттерны!
Расчетные контуры, для которым мы выполняем проверки на продавливание, являются по сути контурами, через которые проходит максимальный поток поперечных сил. Именно поэтому мы их и проверяем.
Согласитесь, что связь очень наглядная?)
👍62🔥25❤14💯6
Инженерная задачка о жесткости грунтового основания
Недавно прочитал пост Максима о нормативных и расчетных характеристиках грунтов. В нем поднимается вопрос: какие данные вводить в редакторе грунта для расчета коэффициентов постели.
Вопрос, на мой взгляд, интересный. При этом, он остался открытым. Давайте вместе попробуем разобраться.
Кратко о контексте. При расчете оснований и фундаментов используются физико-механические характеристики грунтов, определяемые геологами. В отчетах обычно указываются три значения:
1. Нормативное (наиболее вероятное)
2. Расчетное при доверительной вероятности 0.85
3. Расчетное при доверительной вероятности 0.95
В СП 22.13330 сказано: значения с обеспеченностью 0.85 применяются при расчетах по II группе предельных состояний (например, осадки), а с обеспеченностью 0.95 — по I группе (прочность и устойчивость).
С простыми случаями вроде все понятно.
А теперь давайте рассмотрим такой вопрос:
При этом подразумеваем, что при 0,95 жесткость основания будет наименьшей (минимальные значения модулей деформации грунта). А более неблагоприятная ситуация — эта та, при которой в плите возникнут наибольшие внутренние усилия (M,Q).
Можем ли мы руководствоваться формальной логикой, что проверка усилий — это I группа предельных состояний, значит берем по доверительной вероятности 0,95?
Вопрос можно рассмотреть и в более широком смысле:
Я должен сказать, что жесткость самого фундамента тоже будет влиять на характер взаимодействия с основанием, но в нашем случае примем ее неизменной.
Итак, по мотивам вышесказанного рассмотрим следующую задачу:
Предлагаю вам подумать над этой задачкой и написать свои рассуждения в комментах! А завтра я поделюсь своими...
Недавно прочитал пост Максима о нормативных и расчетных характеристиках грунтов. В нем поднимается вопрос: какие данные вводить в редакторе грунта для расчета коэффициентов постели.
Вопрос, на мой взгляд, интересный. При этом, он остался открытым. Давайте вместе попробуем разобраться.
Кратко о контексте. При расчете оснований и фундаментов используются физико-механические характеристики грунтов, определяемые геологами. В отчетах обычно указываются три значения:
1. Нормативное (наиболее вероятное)
2. Расчетное при доверительной вероятности 0.85
3. Расчетное при доверительной вероятности 0.95
В СП 22.13330 сказано: значения с обеспеченностью 0.85 применяются при расчетах по II группе предельных состояний (например, осадки), а с обеспеченностью 0.95 — по I группе (прочность и устойчивость).
С простыми случаями вроде все понятно.
А теперь давайте рассмотрим такой вопрос:
Какие характеристики (0,95/0,85/нормативные) мы должны ввести в модель грунта для получения наиболее неблагоприятной расчетной ситуации с точки зрения фундаментной плиты, опирающейся на естественное основание?
При этом подразумеваем, что при 0,95 жесткость основания будет наименьшей (минимальные значения модулей деформации грунта). А более неблагоприятная ситуация — эта та, при которой в плите возникнут наибольшие внутренние усилия (M,Q).
Можем ли мы руководствоваться формальной логикой, что проверка усилий — это I группа предельных состояний, значит берем по доверительной вероятности 0,95?
Вопрос можно рассмотреть и в более широком смысле:
Какое грунтовое основание будет приводить к получения наиболее неблагоприятной расчетной ситуации для фундаментной плиты — более или менее жесткое?
Я должен сказать, что жесткость самого фундамента тоже будет влиять на характер взаимодействия с основанием, но в нашем случае примем ее неизменной.
Итак, по мотивам вышесказанного рассмотрим следующую задачу:
У нас есть 2 одинаковых плитных фундамента, воспринимающих одинаковые нагрузки от вышележащих конструкций и передающих их на упругое грунтовое основание. Жесткость основания в одном случае больше, в другом — меньше. В каком случае усилия в фундаменте будут больше?
Предлагаю вам подумать над этой задачкой и написать свои рассуждения в комментах! А завтра я поделюсь своими...
🔥12❤7👍7
Разбор задачки о жесткости грунтового основания
Правильный ответ: чем ниже жёсткость упругого основания, тем выше будут значения усилий в фундаментной плите, а именно — моментов. Поперечные силы при этом останутся одинаковыми, что тоже интересно отметить.
Почему так?
Основная идея здесь заключается в том, что при уменьшении жёсткости основания фундаментная плита включается в работу более равномерно.
В предельном случае, если жёсткость основания бесконечна, вся нагрузка будет передаваться исключительно через линию контакта стены и грунта. Осадки в любой точке будут равны нулю, а значит, изгибные деформации плиты отсутствуют. Следовательно, и моменты в плите равны нулю. О двухсторонней связи между деформациями и усилиями очень полезно помнить.
При уменьшении жёсткости основания плита начинает активнее участвовать в передаче усилий на грунт. Причём чем меньше жёсткость, тем равномернее распределяется реакция отпора грунта по подошве.
Наконец, чтобы сравнить возникающие в двух случаях усилия, рассмотрим две простые балочные схемы, иллюстрирующие работу фундамента.
В одной из них, показывающей неравномерное включение плиты, реакция отпора грунта в 200 кН/м приложена сосредоточенными блоками у опор.
Во второй, иллюстрирующей более равномерную работу, нагрузка распределена равномерно по всей длине и составляет 100 кН/м.
Суммы нагрузок в обеих схемах совпадают, что соответствует условию задачи.
Что в результате?
Опорные моменты во второй схеме больше на 40%, а пролётные — в 4 раза! Это, мягко говоря, дофига. Поперечные силы при этом совпадают, что логично.
Из этой ситуации я бы сделал такой практический вывод:
Предположим, на стадии концептуальной проработки проекта у нас нет данных по геологии, и мы предполагаем плитный фундамент (по опыту или на основе анализа соседней застройки). В расчётную модель можно ввести такие коэффициенты постели, которые дадут близкие к предельным значения осадок (обычно 10–15 см). Тем самым мы создадим наиболее неблагоприятные условия работы плитного фундамента и сможем с запасом подобрать его толщину и фоновое армирование.
p.s. спасибо всем за активное обсуждение в комментариях! Многие привели рассуждения, схожие с моими, и ответили правильно. Но были и противоположные мнения, в основном базирующиеся на принципе: больше жесткость — больше усилия. Так действительно часто бывает, но не в нашем случае...
Правильный ответ: чем ниже жёсткость упругого основания, тем выше будут значения усилий в фундаментной плите, а именно — моментов. Поперечные силы при этом останутся одинаковыми, что тоже интересно отметить.
Почему так?
Основная идея здесь заключается в том, что при уменьшении жёсткости основания фундаментная плита включается в работу более равномерно.
В предельном случае, если жёсткость основания бесконечна, вся нагрузка будет передаваться исключительно через линию контакта стены и грунта. Осадки в любой точке будут равны нулю, а значит, изгибные деформации плиты отсутствуют. Следовательно, и моменты в плите равны нулю. О двухсторонней связи между деформациями и усилиями очень полезно помнить.
При уменьшении жёсткости основания плита начинает активнее участвовать в передаче усилий на грунт. Причём чем меньше жёсткость, тем равномернее распределяется реакция отпора грунта по подошве.
Наконец, чтобы сравнить возникающие в двух случаях усилия, рассмотрим две простые балочные схемы, иллюстрирующие работу фундамента.
В одной из них, показывающей неравномерное включение плиты, реакция отпора грунта в 200 кН/м приложена сосредоточенными блоками у опор.
Во второй, иллюстрирующей более равномерную работу, нагрузка распределена равномерно по всей длине и составляет 100 кН/м.
Суммы нагрузок в обеих схемах совпадают, что соответствует условию задачи.
Что в результате?
Опорные моменты во второй схеме больше на 40%, а пролётные — в 4 раза! Это, мягко говоря, дофига. Поперечные силы при этом совпадают, что логично.
Из этой ситуации я бы сделал такой практический вывод:
Предположим, на стадии концептуальной проработки проекта у нас нет данных по геологии, и мы предполагаем плитный фундамент (по опыту или на основе анализа соседней застройки). В расчётную модель можно ввести такие коэффициенты постели, которые дадут близкие к предельным значения осадок (обычно 10–15 см). Тем самым мы создадим наиболее неблагоприятные условия работы плитного фундамента и сможем с запасом подобрать его толщину и фоновое армирование.
p.s. спасибо всем за активное обсуждение в комментариях! Многие привели рассуждения, схожие с моими, и ответили правильно. Но были и противоположные мнения, в основном базирующиеся на принципе: больше жесткость — больше усилия. Так действительно часто бывает, но не в нашем случае...
🔥31👍13💯5❤2
Задача из вступительного испытания 🔎💬
Недавно перебирал свои файлы на ноуте и нашел условие задачи, которую мне предлагали когда-то решить в рамках вступительного испытания в одну из компаний (на должность инженера-конструктора).
Надо определить, «какая схема наиболее предпочтительна с точки зрения работы конструкции, и почему» — это оригинальная формулировка.
А как бы вы ответили?
Голосуйте в опросе ниже, что думаете...
Недавно перебирал свои файлы на ноуте и нашел условие задачи, которую мне предлагали когда-то решить в рамках вступительного испытания в одну из компаний (на должность инженера-конструктора).
Надо определить, «какая схема наиболее предпочтительна с точки зрения работы конструкции, и почему» — это оригинальная формулировка.
А как бы вы ответили?
Голосуйте в опросе ниже, что думаете...
🔥14👍11❤4🤯3
Какая схема наиболее предпочтительна с точки зрения работы конструкции?
Anonymous Poll
17%
Схема №1
67%
Схема №2
7%
Зависит от угла «альфа»
8%
Не знаю / посмотреть ответы
👍7
Мои мысли по поводу предложенной задачи
Решающим фактором в несущей способности сравниваемых стержневых конструкций будет устойчивость сжатых элементов.
В схеме 1 сжатым будет диагональный подкос, в схеме 2 — горизонтальный ригель.
Свободная длина подкоса будет больше свободной длины ригеля. Значение сжимающего усилия в подкосе будет также больше (при любом значении узла «альфа» от 0 до 90 градусов).
Исходя из формулы Эйлера и здравого смысла мы приходим к заключению, что в схеме 1 потеря устойчивости произойдет при меньшей нагрузке P, чем в схеме 2.
Значит, схема 2 лучше приспособлена для восприятие данной нагрузки.
p.s.
Эта несложная задача хорошо иллюстрирует разницу между тем, как работают фермы с восходящими и нисходящими раскосами. В одном случае они будут сжаты, в другом — растянуты (что лучше с точки зрения их устойчивости).
Решающим фактором в несущей способности сравниваемых стержневых конструкций будет устойчивость сжатых элементов.
В схеме 1 сжатым будет диагональный подкос, в схеме 2 — горизонтальный ригель.
Свободная длина подкоса будет больше свободной длины ригеля. Значение сжимающего усилия в подкосе будет также больше (при любом значении узла «альфа» от 0 до 90 градусов).
Исходя из формулы Эйлера и здравого смысла мы приходим к заключению, что в схеме 1 потеря устойчивости произойдет при меньшей нагрузке P, чем в схеме 2.
Значит, схема 2 лучше приспособлена для восприятие данной нагрузки.
p.s.
Эта несложная задача хорошо иллюстрирует разницу между тем, как работают фермы с восходящими и нисходящими раскосами. В одном случае они будут сжаты, в другом — растянуты (что лучше с точки зрения их устойчивости).
👍39❤11🔥7💯4
Как построить здание с наклонным фасадом
Во время недавнего визита в Москву я пофоткал любопытный жилой дом — проект White Khamovniki от Capital Group.
Один из фасадов каждой башни ступенчато расширяется кверху, нависая над нижними этажами. Выглядит очень скульптурно.
Мне, конечно, стало интересно, как реализована такая форма с точки зрения конструкции. Я нашёл в интернете план этажа и проанализировал его. Вот к каким выводам пришёл:
1. Башни имеют монолитные фасады с частым размещением пилонов, формирующих жёсткую наружную оболочку по типу фермы Виренделя, а также монолитные ядра жёсткости. В итоге получается конструктивная схема, которую можно назвать «труба в трубе». Есть сходство с наклонным небоскрёбом «Capital Gate» в Абу-Даби.
2. Для усиления предусмотрены внутренние стены-диафрагмы, идущие от ядра к наклонному фасаду. Похожий прием применён в «Red 7» на проспекте Сахарова.
Также я предполагаю, что для переопирания фасадных пилонов с поэтажным смещением использовались локальные утолщения плит толщиной 250-350мм. Критерием выбора толщины утолщения должна быть возможность восприятия возникающей поперечной силы.
p.s. если кто-то работал с этим объектом и может поделиться чертежами или моделью, напишите в личку. Было бы интересно проверить догадки и сделать чуть более точный разбор решений
Во время недавнего визита в Москву я пофоткал любопытный жилой дом — проект White Khamovniki от Capital Group.
Один из фасадов каждой башни ступенчато расширяется кверху, нависая над нижними этажами. Выглядит очень скульптурно.
Мне, конечно, стало интересно, как реализована такая форма с точки зрения конструкции. Я нашёл в интернете план этажа и проанализировал его. Вот к каким выводам пришёл:
1. Башни имеют монолитные фасады с частым размещением пилонов, формирующих жёсткую наружную оболочку по типу фермы Виренделя, а также монолитные ядра жёсткости. В итоге получается конструктивная схема, которую можно назвать «труба в трубе». Есть сходство с наклонным небоскрёбом «Capital Gate» в Абу-Даби.
2. Для усиления предусмотрены внутренние стены-диафрагмы, идущие от ядра к наклонному фасаду. Похожий прием применён в «Red 7» на проспекте Сахарова.
Также я предполагаю, что для переопирания фасадных пилонов с поэтажным смещением использовались локальные утолщения плит толщиной 250-350мм. Критерием выбора толщины утолщения должна быть возможность восприятия возникающей поперечной силы.
p.s. если кто-то работал с этим объектом и может поделиться чертежами или моделью, напишите в личку. Было бы интересно проверить догадки и сделать чуть более точный разбор решений
🔥26👍9❤5🤩2
Итоги лета и планы на осень
Друзья, привет!
Я возвращаюсь после летних «каникул» с кучей идей и интересных тем.
В середине июля я ушёл в отпуск на две недели — и с тех пор сюда не писал.
Делюсь, как прошло это время:
1. 4-дневный цифровой детокс на даче рядом с озером Селигер
2. Трип в Москву. Больше всего на этот раз впечатлил ЖК Садовые Кварталы. Уровень архитектуры уже догнал и перегнал Европу — такие возникли мысли.
3. Поездка на 3 дня в качестве спикера на «Летнюю школу». Провел там 2 занятия и помогал ребятам с подготовкой макетов мостов. Атмосфера была супер, остались самые тёплые впечатления!
4. В АПЕКС закончил работу над проектом Страна-Сити. Сейчас работаю над зданием школы, расположенной в сейсмически-опасной районе (9 балов).
5. Вернулся к спорту: начал более систематично бегать и даже начал посещать тренировки по футболу (с 7 до 20 лет я занимался им непрерывно)
Какие рабочие планы на осень:
1. Выступить на конференции «BIM на практике 2025», которая пройдет 19 сентября в СПб
2. Собрать группу и провести в СПб оффлайн-обучение по расчетам конструкций с использованием метода конечных элементов. Об идее этого проекта я еще ни разу тут не рассказывал, хотя работаю над ним давно. Сейчас программа почти полностью проработана, скоро напишу более подробно. Следите за анонсами!
Друзья, привет!
Я возвращаюсь после летних «каникул» с кучей идей и интересных тем.
В середине июля я ушёл в отпуск на две недели — и с тех пор сюда не писал.
Делюсь, как прошло это время:
1. 4-дневный цифровой детокс на даче рядом с озером Селигер
2. Трип в Москву. Больше всего на этот раз впечатлил ЖК Садовые Кварталы. Уровень архитектуры уже догнал и перегнал Европу — такие возникли мысли.
3. Поездка на 3 дня в качестве спикера на «Летнюю школу». Провел там 2 занятия и помогал ребятам с подготовкой макетов мостов. Атмосфера была супер, остались самые тёплые впечатления!
4. В АПЕКС закончил работу над проектом Страна-Сити. Сейчас работаю над зданием школы, расположенной в сейсмически-опасной районе (9 балов).
5. Вернулся к спорту: начал более систематично бегать и даже начал посещать тренировки по футболу (с 7 до 20 лет я занимался им непрерывно)
Какие рабочие планы на осень:
1. Выступить на конференции «BIM на практике 2025», которая пройдет 19 сентября в СПб
2. Собрать группу и провести в СПб оффлайн-обучение по расчетам конструкций с использованием метода конечных элементов. Об идее этого проекта я еще ни разу тут не рассказывал, хотя работаю над ним давно. Сейчас программа почти полностью проработана, скоро напишу более подробно. Следите за анонсами!
❤35🔥19👍9
Небольшая подборка фоток с «Летней школы» и о том, как это было
В июле я поучаствовал в «Летней школе» и хотел поделиться впечатлениями, но руки все не доходили. Но лучше поздно, чем никогда!
Как это было:
• Участники жили в палаточном лагере на территории турбазы (берег Волги)
• В досуг входили лекции приглашенных экспертов (я провел 2 занятия) и практика по созданию макетов мостов
• В конце макеты испытывались и определялся победитель (чей мост выдержит самую большую нагрузку)
• Вишенка на торте — ребята собирали небольшую стальную ферму и испытывали ее вертикальной нагрузкой, водрузив сверху 2 детских бассейна и постепенно наполняя их водой. До испытаний участникам было предложено оценить с помощью расчета разрушающую нагрузку по предоставленным исходным данным (геометрия, материалы, схема нагружения).
Моя поездка в ЛШ началась с провала...Я приехал не на ту турбазу (были одинаковые названия). Хотя вся информация с адресом была, это чисто мой косяк. До нужной локации было 150км. В итоге, еще пол дня добирался на такси и пароме. Оказалось, что даже недалеко от Москвы ситуация с речными переправами может быть плачевной. Моста просто не было, а паромное сообщение было очень нестабильным. При этом таксист, вызванный по местному телефону (как 20 лет назад), вел себя странно: как будто хотел кинуть на деньги (в лучшем случае), или кинуть в лесу. Но все обошлось.
По итогу, добрался живым и отлично провел время. Программа очень мотивирует и укрепляет интерес к ремеслу. Участникам, кто меня читает, передаю теплый привет :)
В июле я поучаствовал в «Летней школе» и хотел поделиться впечатлениями, но руки все не доходили. Но лучше поздно, чем никогда!
Как это было:
• Участники жили в палаточном лагере на территории турбазы (берег Волги)
• В досуг входили лекции приглашенных экспертов (я провел 2 занятия) и практика по созданию макетов мостов
• В конце макеты испытывались и определялся победитель (чей мост выдержит самую большую нагрузку)
• Вишенка на торте — ребята собирали небольшую стальную ферму и испытывали ее вертикальной нагрузкой, водрузив сверху 2 детских бассейна и постепенно наполняя их водой. До испытаний участникам было предложено оценить с помощью расчета разрушающую нагрузку по предоставленным исходным данным (геометрия, материалы, схема нагружения).
Моя поездка в ЛШ началась с провала...Я приехал не на ту турбазу (были одинаковые названия). Хотя вся информация с адресом была, это чисто мой косяк. До нужной локации было 150км. В итоге, еще пол дня добирался на такси и пароме. Оказалось, что даже недалеко от Москвы ситуация с речными переправами может быть плачевной. Моста просто не было, а паромное сообщение было очень нестабильным. При этом таксист, вызванный по местному телефону (как 20 лет назад), вел себя странно: как будто хотел кинуть на деньги (в лучшем случае), или кинуть в лесу. Но все обошлось.
По итогу, добрался живым и отлично провел время. Программа очень мотивирует и укрепляет интерес к ремеслу. Участникам, кто меня читает, передаю теплый привет :)
🔥29❤9👍7⚡2