Коэффициент снижения граничной относительной высоты сжатой зоны

22. Граничная высота сжатой зоны, граничная относительная высота сжатой зоны, слабо-, нормально, переармированные сечения.

Условие, когда арматурная сталь полностью использована в сечении при ξ_i R – граничное условие между 1 и 2 случаем стадии III (стадии разрушения).

Опыты показывают, что при ξ_i R разрушение элементов происходит по случаю 1, а при ξ_i R по случаю 2.

С ростом прочности бетона снижается его деформативность, а, следовательно, и способность к перераспределению напряжений по высоте сечения. Поэтому граничная высота сжатой зоны χ_R для высокопрочных бетонов получается меньшей по сравнению с менее прочными бетонами.

Различают два характерных случая разрушения элемента.

Случай 1 – это случай пластического разрушения вследствие замедленного развития местных пластических деформаций арматуры.

Разрушение начинается с проявления текучести арматуры, вследствие чего быстро растет прогиб и интенсивно уменьшается высота сжатой зоны сечения за счет развития трещин по высоте элемента и появления неупругих деформаций в бетоне сжатой зоны над трещиной. Участок элемента, на котором наблюдается текучесть арматуры и пластические деформации сжатого бетона, деформируется практически при постоянном предельном моменте. Поэтому такие участки называют пластическими шарнирами.

Случай 2 наблюдают при разрушении элементов с избыточным содержанием растянутой арматуры (переармированные сечения).

Разрушение таких элементов всегда происходит внезапно (хрупкое разрушение) от полного исчерпания несущей способности бетона сжатой зоны, при неполном использовании прочности растянутой арматуры. В этом случае прогибы f и ширина раскрытия трещин a_crc незначительны. Несущая способность такого элемента практически перестает быть зависимой от площади продольной арматуры, а является функцией прочности бетона, формы и размеров сечения. Такие элементы считают неэкономичными и без специального обоснования не применяются.

Нормально армированные элементы – это элементы, в которых полностью используется несущая способность арматуры.

23. Основные положения метода расчета сечений по допускаемым напряжениям. Недостатки метода.

Этот метод расчета исторически сформировался первым; в нем за основу взята стадия II НДС и приняты следующие допущения:

1. напряжения в бетоне растянутой зоны принимают равными нулю;

2. бетон сжатой зоны деформируется упруго, а зависимость между напряжениями и деформациями линейная согласно закону Гука;

3. нормальные к продольной оси сечения плоские до изгиба остаются плоскими после изгиба, т.е. выполняется гипотеза плоских сечений;

4. напряжения в бетоне и арматуре ограничиваются допускаемыми напряжениями:

К расчету балки по допускаемым напряжениям

Как следствие этих допущений, в бетоне сжатой зоны принимается треугольная эпюра напряжений и постоянное значение отношения модулей упругости материалов .

В соответствии с подобием треугольников, изображенных на рис. 6.1:

Краевое напряжение в бетоне определяется как для приведенного однородного сечения:

Напряжения в растянутой и сжатой арматурах:

Момент инерции приведенного сечения равен:

Статический момент приведенного сечения равен нулю:

Напряжения в бетоне и арматуре ограничиваются допускаемыми напряжениями, которые устанавливаются как некоторые доли временного сопротивления бетона сжатию и предела текучести арматуры:

Основной недостаток метода расчета сечений по допускаемым напряжениям заключается в том, что бетон рассматривается как упругий материал. Действительное распределение напряжений в бетоне по сечению в стадии II не отвечает треугольной эпюре напряжений, а – число непостоянное, зависящее от значений напряжения в бетоне.

Установлено, что действительные напряжения в арматуре меньше вычисленных, т.е. имеются большие запасы, которые приводят к перерасходу материалов.

Диалоговые окна Армирование пластин и Армирование стержней

Многостраничные диалоговые окна Армирование стержней и Армирование пластин предназначены для задания данных для групп армирования.

Характеристики, которые задаются на странице Общие параметры , включают:

Коэффициент надежности по ответственности — значение выбирается из выпадающего списка или задается пользователем;
Тип элемента — для пластинчатых элементов это оболочка, балка-стенка или плита, а для стержневых элементов — изгибаемый или сжато-изогнутый (растянуто-изогнутый) элемент; при этом, для изгибаемого элемента, независимо от значения и знака продольной силы, она принимается равной нулю, даже если сила возникла при статическом и динамическом расчете. Аналогично, для элементов типа плита считаются равными нулю все напряжения N_x,N_y,T_xy, а для элементов типа балка-стенка — M_x, M_y, M_xy, Q_x, Q_y;
Коэффициенты расчетной длины или расчетные длины элементов (для сжато-изогнутых элементов). В программе предусмотрено задание этой информации либо в виде коэффициента расчетной длины либо в виде расчетной длины. Переключение способа ввода данных осуществляется с помощью выпадающего списка, который расположен рядом с полем ввода.
Напряженное состояние — одноосный или косой изгиб; для случая одноосного напряженного состояния усилия M_z и Q_y полагаются равными нулю, за исключением кольцевого сечения, в котором расчет производится на действие момента $ M=\sqrt +Mx^> $ и продольной силы $ Q=\sqrt $.
Характеристики арматуры, которые включают Класс продольной и поперечной арматуры, Коэффициенты условий работы и максимально допустимый при подборе Диаметр продольной арматуры. В случае подбора арматуры с учетом трещиностойкости в графе Диаметр записываются диаметры продольной и поперечной арматуры, которые будут учтены при определении ширины раскрытия трещин;
Случайный эксцентриситет (для сжато-изогнутых элементов) — если задаются нулевые значения, то величина эксцентриситета принимается автоматически согласно рекомендациям норм;
Расстояния до центра тяжести арматуры ;
Максимальный процент армирования , превышение которого рассматривается, как признак невозможности подбора арматуры;
Расчет по трещиностойкости — после активизации этого маркера появляется страница Трещиностойкость , на которой назначается категория трещиностойкости и допустимая ширина кратковременного и длительного раскрытия трещин (диаметр арматуры, учитываемый при определении расстояния между трещинами, берется из таблицы на странице Общие параметры );
Коэффициенты учета сейсмического воздействия для нормальных и наклонных сечений (по умолчанию, если заданы нули, значения принимаются согласно соответствующим сейсмическим нормам); в этой же таблице (при расчете по СП 63.13330) можно ввести дополнительные коэффициенты условий работы бетона и арматуры (продольной и поперечной) для комбинаций, включающих особые воздействия (см. приложение Б к СП 296.1325800.2017 и Приложение А к СП 385.1325800.2018) и дополнительный коэффициент условий работы, понижающий расчетные сопротивления (бетона и арматуры), использование которого оговорено в п. 5.11 и приложении В к СП 296.1325800.2017. При расчете на действие особых загружений используются нормативные, а не расчетные свойства материалов (см. п. 5.6 СП 296.1325800.2017). Отметим, что в нормах нет данных о нормативных значениях величины сопротивления поперечной арматуры. Поэтому при расчете используется величина равная R sw γ s , γ s =1,15 (коэффициент надежности по арматуре). Аналогично вычисляется нормативное значение сопротивления арматуры сжатию. Пользователь может также ввести коэффициент снижения граничной относительной высоты сжатой зоны, который оговорен в некоторых нормах проектирования в сейсмических районах (см., например, п. 6.7.2 СП 14.13330). По умолчанию используется значение этого коэффициента, равное 0.85. Тот факт, что пользователь должен/может сам вводить значение этого коэффициента, связан с тем, что в нормах даны значения этого коэффициента только для некоторых частных случаев (расчетная сейсмичность 7, 8 или 9 балов). Что следует делать в ситуации, когда сейсмичность не выражается целым числом баллов или числом балов больше 9, нормы не указывают.
Признак статической неопределенности системы .

Сопротивление железобетонных сечений

В этом режиме реализуется функция определения несущей способности каждого из предусмотренных в программе поперечных сечений в зависимости от положения, диаметра (площади) и класса арматуры, класса бетона, условий эксплуатации и допустимой ширины раскрытия трещин.

В общем случае расчеты выполняются на действие продольной силы, изгибающих моментов, крутящего момента и поперечных сил, действующих в главных плоскостях инерции.

СНиП 2.03.01-84* не регламентирует проверку железобетонных элементов по предельным состояниям второй группы при действии моментов в двух плоскостях. Поэтому, если заказан режим проверки трещиностойкости (при установленных нормах проектирования СНиП 2.03.01-84*), рассматривается только внецентренное сжатие-растяжение с эксцентриситетом в одной плоскости.

Общие параметры

Вид страницы Общие параметры зависит от состояния маркера Площади арматуры на кнопке Сопротивление ж/б сечений главного окна. Если этот маркер не активен, то в качестве исходных данных используется информация о расположении арматурных стержней, и на странице Общие параметры задаются:

геометрические и расчетные длины элементов;
случайные эксцентриситеты;
форма и размеры сечения;
величина защитного слоя арматуры;
коэффициенты условий работы арматуры;
класс продольной арматуры;
класс поперечной арматуры;
предельная гибкость.

Маркерами указывается необходимость проверки с учетом второго предельного состояния (Расчет по трещиностойкости ) и принадлежность сечения статически определимой конструкции.

СП 52-101-2003 и СП 63.13330 дает возможность производить проверку с учетом трещиностойкости при действии моментов в двух плоскостях, поэтому данный маркер для этих норм всегда активирован.

При расчете учитываются заданные коэффициенты надежности по ответственности, надежности по нагрузке и коэффициент длительной части. Заданные на первой странице коэффициент надежности по нагрузке и коэффициент длительной части используются при построении кривых взаимодействия.

Отметим, что значение коэффициента длительной части может быть как меньшим 0, так и большим 1. Это видно на следующем примере. Пусть в некоторую комбинацию входит длительное загружение, при котором продольная сила равна 1,0Т, и кратковременное загружение, действие которого приводит к продольной силе — 0,1Т. Тогда комбинация загружений, состоящая из суммы этих двух загружений, дает суммарную продольную силу 0,9Т, а длительная часть этой комбинации — 1,0Т. Таким образом, коэффициент длительной части k = 1,0 / 0,9 = 1,11. Аналогично, может возникнуть ситуация, при которой k < 0.

Опалубочные размеры сечения и величины защитного слоя задаются по стандартным правилам.

Коэффициенты расчетной длины задаются в соответствии с п. 3.25 СНиП 2.03.01-84* (п. 6.2.18 СП 52-101-2003, п. 8.1.17 СП 63.13330). Кнопка позволяет получить справочные данные по расчетным длинам согласно п. 3.25 СНиП 2.03.01-84* (п. 6.2.18 СП 52-101-2003, п. 8.1.17 СП 63.13330).

Если величина случайного эксцентриситета задана равной нулю, то при расчете будет использоваться значение, вычисленное в соответствии с п. 1.21 СНиП 2.03.01-84* (п. 4.2.6 СП 52-101-2003, пп. 7.1.7, 8.1.7 СП 63.13330). Если задан ненулевой случайный эксцентриситет, то будет использовано большее из двух значений: 1 см и заданного значения (согласно п. 3.50 Пособия к СНиП 2.03.01-84* и п. 3.6 Пособия к СП 52-101-2003 и пп. 7.1.7, 8.1.7 СП 63.13330).

Для ввода характеристик арматуры и информации о расположении арматурных стержней используется стандартная группа элементов управления и страница Армирование.

Если маркер Площади арматуры , установленный на кнопке Сопротивление сечений в главном окне, активен, то в качестве исходных данных задаются площади продольной и поперечной арматуры. Кроме того, в данном режиме задаются не величины защитного слоя, а расстояния до центров тяжести арматурных стержней.

$image\calc.png$

Для вычисления площади арматуры можно воспользоваться калькулятором Площадь арматуры . Вызов калькулятора выполняется нажатием кнопок , расположенных слева от соответствующих полей ввода.

Для вычисления площади арматуры с помощью калькулятора следует в верхнем списке выбрать строку с диаметром арматуры, а в нижнем — указать количество стержней. После нажатия кнопки Применить калькулятор закроется, а значение площади будет записано в соответствующее поле ввода страницы Общие параметры .

Для ввода данных в случае многорядного армирования на странице предусмотрена кнопка Многорядное армирование . При нажатии этой кнопки появляется одноименное диалоговое окно.

В этом окне определяется расстояние от центра тяжести сечения продольной арматуры до близлежащей грани элемента при многорядном расположении арматуры в сечении конструктивного элемента (балки, колонны). Предусмотрено расположение в одном ряду стержней разного диаметра.

При расположении в первом ряду (ближайшем к грани) стержней разного диаметра, стержни с меньшим диаметром смещаются к грани элемента на линию, проведенную по касательной между стержнями с большим диаметром. Арматурные стержни в следующих рядах, при разных диаметрах считаются расположенными на одной линии, условно проведенной через их центры.

$image\arbat_29.png$

Расположение арматурных стержней разного диаметра

В таблице задается диаметр арматурных стержней и их количество в текущем ряду, а также расстояние в свету от стержней этого ряда до стержней предыдущего ряда. Для стержней первого ряда вместо расстояния в свету задается величина защитного слоя. В случае задания нулевого расстояния между стержнями (Δ = 0) они считаются расположенными вплотную один к другому.

После выхода из окна Многорядное армирование по нажатию кнопки Применить результаты вычисления записываются в поля Расстояние до ц.т. арматуры на странице Общие параметры . Для корректировки данных можно повторно зайти в окно Многорядное армирование , в котором сохраняется последняя введенная информация.

После подготовки исходных данных расчет активизируется нажатием кнопки Вычислить .

На рисунках приведено принятое в программе размещение продольной и поперечной арматуры и условные обозначения арматуры в сечениях различного вида.

$image\arbat_35.png$

$image\arbat_8.png$

$image\arbat_17.png$

$image\arbat_31.png$

$image\arbat_1.png$

$image\arbat_34.png$

$image\ebx_1670425378.jpg$

$image\arbat_11.png$

$image\arbat_6.png$

$image\arbat_14.png$

$image\arbat_2.png$

$image\arbat_24.png$

$image\arbat_20.png$

$image\arbat_26.png$

$image\arbat_36.png$

Размещение продольной арматуры

Размещение «площадей» продольной арматуры

Размещение поперечной арматуры при известных площадях поперечного армирования

Бетон

Характеристики бетона задаются на стандартной странице Бетон.

Усилия

Страница Усилия предназначена для ввода усилий, действующих в поперечном сечении элемента. На ней представлена условная схема поперечного сечения с изображением главных осей инерции, а также показаны положительные направления усилий. Эта страница содержит таблицу, в которой задаются усилия, действующие в сечении от одного или нескольких загружений.

Таблица может функционировать в расширенном или упрощенном режиме (переключение осуществляется с помощью маркера Простая форма). В упрощенном режиме для каждого загружения задаются расчетные значения усилий, коэффициент надежности по нагрузке и коэффициент длительной части. В расширенном режиме для каждого загружения следует задать расчетные, расчетные длительные, нормативные и нормативные длительные значения усилий. Кроме того, каждое загружение с помощью соответствущих маркеров может быть помечено как сейсмичекое и/или кратковременное.

Если расчет выполняется по СП 63.13330, то для того или иного загружения можно выставить маркер Особое (имеется ввиду особое несейсмическое загружение). При этом в специальной таблице появляется возможность задать коэффициент условий работы бетона и арматуры (продольной и поперечной) в соответствии с приложением Б к СП 296.1325800.2017 (кроме того, для таких загружений будет использоваться коэффициент надежности по ответственности γ n =1,0 в соответствии с п. 5.5 СП 296.1325800.2017). Кроме того, может быть учтен дополнительный коэффициент условий работы, понижающий расчетное сопротивление, использование которого оговорено в п. 5.11 и приложении В к СП 296.1325800.2017. При расчете на действие особых загружений используются нормативные, а не расчетные свойства материалов (см. п. 5.6 СП 296.1325800.2017). Отметим, что в нормах нет данных о нормативных значениях величины сопротивления поперечной арматуры. Поэтому при расчете используется величина равная R sw γ s , γ s =1,15 (коэффициент надежности по арматуре). Аналогично вычисляется нормативное значение сопротивления арматуры сжатию.

При наличии сейсмических воздействий пользователь может также ввести коэффициент снижения граничной относительной высоты сжатой зоны, который оговорен в некоторых нормах проектирования в сейсмических районах (см., например, п. 6.7.2 СП 14.13330). По умолчанию используется значение этого коэффициента, равное 0.85. Тот факт, что пользователь должен/может сам вводить значение этого коэффициента, связан с тем, что в нормах даны значения этого коэффициента только для некоторых частных случаев (расчетная сейсмичность 7, 8 или 9 балов). Что следует делать в ситуации, когда сейсмичность не выражается целым числом баллов или числом балов больше 9, нормы не указывают.

$image\open.png$

Таблица может быть заполнена и путем импорта из SCAD данных, описывающих расчетные сочетания усилий (РСУ). Файл с расширением .rsu создается в режиме Информация об элементе комплекса SCAD (версии 11) и импортируется нажатием кнопки . При использовании SCAD (версии 21) создается файл с расширением .rsu2, который импортируется аналогичным образом. Если сочетание включает особое (несейсмическое) загружение, то нормативные и нормативные длительные усилия будут автоматически приняты равными нулю, поскольку расчет по второму предельному состоянию в этом случае выполнять не следует.

В рамках режима Сопротивление ж/б сечений предусмотрена возможность смены силовой плоскости (кнопка Изменить силовую плоскость , нажатие которой приводит к смене M_y на M_z и Q_y на Q_z).

Трещиностойкость

Данные по трещиностойкости задаются на странице Трещиностойкость по стандартным правилам.

Кривые взаимодействия

Результаты расчета отображаются на странице Кривые взаимодействия и представляются в виде кривой, ограничивающей область несущей способности сечения при действии на него выбранной пользователем пары усилий. Пара усилий считается допустимой, если коэффициент использования несущей способности сечения К _max ≤ 1. При этом все остальные усилия полагаются равными тем значениям, которые введены в группе Фиксированные значения усилий .

При проверке в соответствии со СНиП 2.03.01-84* при выполнении расчета с учетом трещиностойкости допустимы две пары усилий: N–M_y (продольная сила и изгибающий момент) или N–Q_z (продольная сила и поперечная сила). При этом результаты по последней паре будут отображаться только в случае задания в окне Общие параметры диаметра и шага поперечной арматуры.

Если расчет по трещиностойкости не заказан или проверки выполнялись в соответствии с СП 52-101-2003 или СП 63.13330, то допускается построение кривой взаимодействия для следующих пар усилий:

С помощью курсора можно проанализировать всю представленную на графике область изменения усилий. Каждому положению курсора соответствует определенная пара числовых значений усилий, которая отображается в полях, расположенных слева от графика. Одновременно выводится максимальное значение коэффициента использования, соответствующее этим значениям, и тип проверки, при котором он был реализован.

При нажатой правой кнопке мыши для любого положения курсора в поле отображения кривой взаимодействия можно получить диаграмму факторов для всех выполняемых проверок.

По результатам расчета может быть сформирован отчет (кнопка Отчет).

Кроме того, окно содержит три кнопки: , которые позволяют выполнить следующие действия:

— если заданы усилия, то нажатие этой кнопки приведет к отрисовке точек, координаты которых в области несущей способности соответствуют этим усилиям;

— отрисовка выпуклой оболочки указанных выше точек, т.е. всего множества точек, которые могут быть результатом линейной комбинации заданных усилий, в том числе и их неполных значений;

— сохранение в текстовом файле тех усилий, которые приводят к K_max =1 (в дальнейшем данный файл можно импортировать в другие программы для дальнейшего анализа).

Граничная относительная высота сжатой зоны бетона при сейсмике — учет понижающего коэффициента

Прошу подсказать по следующему вопросу.
В СНиП II-7-81 п.3.52 и в СП 14.13330.2011 п.6.7.1 написано о понижающем коэффициенте. Его следует применять только при расчете на особое сочетание или на основное тоже, не включающее сейсмику ? Свои ответы прошу по возможности дополнить комментарием, подтверждающим правоту вашего ответа.

Просмотров: 6715
Регистрация: 22.09.2009
Сообщений: 1,396
Думаю, что понижающий коэффициент нужно использовать только для расчета на особое сочетание.
Сообщений: n/a

GIP, да, только при расчете на сейсмику, т.к. при динамическом воздействии предельные деформации бетона ниже (ну что логично, а при длительном — наоборот гораздо больше). Если считаете по деформационной модели, то значения предельных деформаций можете вывести сами из ф. 6.11 СП -52-101-2003

Регистрация: 22.09.2009
Сообщений: 1,396
ок, спасибо за ответ
Регистрация: 05.04.2009
Сообщений: 66

Тоже столкнулся с подобным вопросом по сейсмике. При расчете в Лире стоит предположить, что все учеты особенностей сейсмики остаются в Лир-визор плюс сочетания нагрузок. В то время, как при армировании надо учесть понижение граничной относительной высоты сжатой зоны бетона. И что-то это понижение нигде не задается. Не поделитесь, как Вы выходите из данной ситуации?

Сообщений: n/a

issiknon, ну в нормальных программах это автоматом должно быть — в службу поддержки требовать! По крайней мере mkr для особых сочетаний точно вводился автоматом.

Регистрация: 05.04.2009
Сообщений: 66
Теоретически да, должно. И вполне возможно есть. Пойду лираленд может чего имеет. Спасибо!
Регистрация: 20.07.2007
Сообщений: 2,936
Сообщение от issiknon
Теоретически да, должно. И вполне возможно есть. Пойду лираленд может чего имеет. Спасибо!
Offtop: А как насчет проверить соответствие расчета с ручным? и исходя из результатов сделать вывод?
Регистрация: 14.07.2005
Сообщений: 1,067
Сообщение от issiknon
Теоретически да, должно. И вполне возможно есть. Пойду лираленд может чего имеет. Спасибо!
там этого нет

Sid Barret

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Sid Barret

Регистрация: 05.04.2009
Сообщений: 66

Получил ответ от техподдержки

какое именно загружение сейсмическое указывается в РСУ и РСН
соответ. в таблице РСУ сочетание с сейсмикой помечается индексом «С»
(для сочетаний с крановыми нагр. помечается «К»)
и тогда для данной комбинации применяется соотв. требования норм
дополнительно ничего задавать уже не нужно

Автоматизация — великое дело.

Регистрация: 06.09.2009
Сообщений: 1,073

Здравствуйте, всем. Хотелось бы освежить тему.

Сообщение от issiknon