Экспертиза колонны

В этом режиме выполняется проверка колонн постоянного сечения по прочности и трещиностойкости. Рассматривается внецентренное сжатие-растяжение с двуосным эксцентриситетом. Проверки всех сечений выполняются для автоматически формируемых расчетных сочетаний усилий (РСУ). Коэффициенты РСУ, учитывающие характер загружения, назначаются программой в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85*. Если в качестве норм проектирования выбран СП 16.13330.2012, то комбинирование нагрузок производится в соответствии с требованиями СП 20.13330.2011.

СНиП 2-03-01-84* не оговаривает правила расчета по второму предельному состоянию при двухосном напряженном состоянии. Если в качестве норм проектирования выбран этот нормативный документ, действует следующее ограничение:

при проверке только по первому предельному состоянию учитывается действие следующих силовых факторов:

N — продольная сила;

M_y — момент, изгибающий элемент в плоскости XoZ и вектор которого направлен по оси Y;

M_z — момент, изгибающий элемент в плоскости XoY и вектор которого направлен по оси Z;

Q_z — поперечная сила, направленная вдоль оси Z;

Q_y — поперечная сила, направленная вдоль оси Y;

M_кр — крутящий момент, вектор которого направлен по оси X;

при проверке по первому и второму предельным состояниям учитывается действие только таких силовых факторов:

N — продольная сила;

M_y — момент, изгибающий элемент в плоскости XoZ, вектор которого направлен по оси Y;

Q_z — поперечная сила, направленная вдоль оси Z.

Расчеты могут быть выполнены для колонн прямоугольного, таврового, двутаврового, кольцевого и круглого сечений. Предполагается, что положение арматурных стержней в сечении задано и является постоянным по длине участка, при этом пользователь сам назначает количество и длину участков, на которые делится колонна.

Подготовка данных выполняется на страницах Общие параметры, Усилия, Бетон, Участки и Трещиностойкость, анализ результатов — на странице Результаты экспертизы.

Общие параметры

На странице Общие параметры вводятся высота колонны, коэффициенты расчетной длины, значения случайного эксцентриситета и предельной гибкости. По стандартным правилам задается информация о сечении и классах арматуры.

Кроме того, состояние специального маркера Расчет по трещиностойкости определяет необходимость экспертизы колонны по второму предельному состоянию, а маркер Статическая неопределимость определяет, принадлежит колонна статически определимой или статически неопределимой конструкции.

Коэффициенты расчетной длины и случайные эксцентриситеты задаются по тем же правилам, что и в режиме Сопротивление железобетонных сечений.

Усилия

На странице Усилия задаются расчетные значения усилий в виде продольной силы и узловых моментов в концевых сечениях, описывающих взаимодействие колонны с остальной конструкцией, а также равномерно распределенная поперечная нагрузка по всей длине колонны и крутящий момент.

Для каждого загружения все действующие нагрузки задаются одновременно. Для этих сил и моментов должны выполняться общие условия равновесия. В частности, поперечные силы Q1 и Q2, а также узловые моменты М1 и М2 необходимо принимать по результатам расчета системы в целом. Условия равновесия имеют вид:

Q1 - Q2 + qL = 0,
M2 - M1-Q1L - qL2/2 = 0.

Обратите внимание, что в этом режиме положительная продольная сила соответствует сжатию. В зависимости от того, рассматривается одноосное или двухосное напряженное состояния, можно задать весь набор усилий или только усилия, соответствующие одноосному эксцентриситету.

Порядок задания усилий для каждого загружения следующий:

нажать кнопку Добавить (загружение), после чего в списке загружений появится его номер;
в списке видов загружений выбрать вид рассматриваемого загружения (постоянное, временное длительно действующее, кратковременное, ветровое, снеговое). Вид загружения определяет коэффициенты сочетаний по СНиП 2.01.07-85*, с которыми будут учитываться нагрузки этого загружения при вычислении РСУ;
в полях ввода усилий ввести значения, соответствующие рассматриваемому загружению;
в поле Коэффициент длительной части ввести значение коэффициента для рассматриваемого загружения;
в поле Коэффициент надежности по нагрузке задать значение этого коэффициента;
нажать кнопку Применить.

После выполнения последней операции будут автоматически вычислены значения узловых сил Q₁ и Q₂, обеспечивающие равновесие.

Маркер Собственный вес колонны позволяет автоматически добавить к текущему загружению нагрузку от собственного веса колонны.

Кнопка $image\print_preview.png$ позволяет увидеть эпюры усилий в колонне для текущего загружения.

Удаление текущего загружения выполняется кнопкой Удалить.

При корректировке ранее введенного загружения (в режиме корректировки допускается только ввод новых нагрузок или удаление всего загружения) его номер следует выбрать из выпадающего списка номеров загружений. После добавления в загружение новых нагрузок следует нажать кнопку Применить.

Бетон

Характеристики бетона задаются на стандартной странице Бетон.

Трещиностойкость

При использовании СНиП 2.03.01-84*, KMK 2.03.01-96 состояние маркера Расчет по трещиностойкости на странице Общие параметры определяет необходимость экспертизы армирования колонны по трещиностойкости. При расчете по СП 52-101-2003 и СП 63.13330 этот маркер взведен всегда. Данные по трещиностойкости задаются на странице Трещиностойкость по стандартным правилам.

Участки колонны

Описание участков колонны выполняется на странице Участки по тем же правилам, что и в режиме Экспертиза балки. Отличие только в том, что отсутствует список пролетов и данные задаются сразу для всех участков, количество которых выбирается из списка Число участков. Нумерация участков колонны идет снизу вверх.

Конструирование колонны

В программе предусмотрен режим автоматического формирования рабочих чертежей колонн (кнопка Конструирование колонны $image\arbat_21.png$ ). Чертежи включают спецификацию, ведомость расхода стали и ведомость деталей, а также чертеж каркаса со спецификацией (если армирование производится каркасами).

При конструировании колонны следует учитывать следующие особенности и ограничения реализации:

Конструирование производится только в колоннах прямоугольного и кольцевого сечений.
Продольная арматура в колонне всегда симметричная, т.е. S₁=S₂, а также постоянная по высоте. При вводе исходных данных достаточно задать только диаметр и шаг арматуры S₁, а S₂ будет учтена программно.
Арматура S₁ и S₂ может быть задана только в один ряд (если будет задан второй ряд арматуры, то он будет проигнорирован).
В одном ряду (S₁ и S₂) может быть не менее двух стержней.
Для поперечной арматуры необходимо задать диаметр и шаг.

Примечание: Так как продольная арматура по всей длине колонны постоянна, то ее можно задавать только на первом участке колонны, а на остальных участках задаются диаметр и шаг поперечной арматуры.

После инициализации режима конструирования выполняется контроль исходных данных, и в случае отсутствия ошибок вызывается диалоговое окно Конструирование колонны, в котором с помощью маркеров выбирается способ армирования — стержнями или каркасами. После выбора и подтверждения нажатием кнопки ОК появляется окно Конструирование колонны, которое включает инструментальную панель с кнопками управления и поле с чертежом.

В инструментальной панели находятся кнопки, которые позволяют выполнить следующие операции:

$image\zoom_initial.png$ — Исходный масштаб, $image\zoom_in.png$ — Увеличить масштаб и $image\zoom_out.png$ — Уменьшить масштаб — эти три операции используются для изменения масштаба изображения при просмотре документов. При увеличении изображения по краям окна появляются полосы прокрутки, с помощью которых можно просмотреть документ. Если на мышке присутствует колесико, то его вращение дублирует операции Увеличить изображение (вращение вперед) и Уменьшить изображение (вращение назад).
$image\undo_view_change.png$ — Вернуться к предыдущему масштабу — установить масштаб, который был до использования одной из команд предыдущего пункта;
$image\move.png$ — Инвертировать изображение — сменить тип отображения чертежа (черно-белый на бело-черный и наоборот);
$image\loupe.png$ — Увеличитель — после нажатия этой кнопки на экране (в нижней части чертежа) появится окно, в котором в увеличенном масштабе будет отображаться часть чертежа, находящаяся в области курсора;
$image\print.png$ — Вывод на печать — вывод документов на печатающее устройство (получение твердой копии). Появляется стандартное управляющее окно Print (Печать), в котором следует выбрать устройство, на которое будет осуществляться вывод, и, если это необходимо, изменить его свойства;
$image\save.png$ — Сохранить — если необходимо доработать документы прежде чем получить твердую копию, то можно сформировать файлы в формате DXF системы AutoCAD. При этом появляется стандартное диалоговое окно Сохранить как ... (Save As …), в котором можно задать имя и директорию для сохранения чертежа и его формат (DWG или DXF);

Кнопка Основная надпись открывает одноименное диалоговое окно, в котором заполняются поля основной надписи формы 3 по ГОСТ 21.101-97. (При выводе чертежа каркаса будет дана возможность заполнить основную надпись формы 4).

Выходные документы могут быть сформированы в форматах А3 или А4. Чертеж каркаса всегда выводится в формате А4. Выбор формата выполняется в выпадающем списке Чертеж, который включает следующие пункты:

Формат А3 — чертеж колонны с сечениями, спецификацией, ведомостью расхода стали и ведомостью деталей формируется на одном листе в формате А3;
Лист 1 (формат А4) — в формате А4 на первом листе размещается чертеж колонны с сечениями, ведомостью деталей и основной надписью;
Лист 2 (формат А4) — в формате А4 на втором листе размещается спецификация, ведомость расхода стали и основная надпись;
Каркас (формат А4) — если армирование производилось каркасами, то в формате А4 на одном листе будет размещаться чертеж каркаса со спецификацией и основной надписью. Если армирование производилось отдельными стержнями, то эта операция будет недоступна.

Результаты экспертизы

Эта страница открывается автоматически после активизации режима экспертизы (кнопка Вычислить).

Результаты расчета отображаются в таблице. В первом столбце таблицы приводятся номера участков. Для каждого участка в столбце Проверка дано наименование фактора, на котором достигнуто максимальное значение коэффициента использования несущей способности, а в столбце Коэффициент показано его значение. В последнем столбце таблицы приводится графическое отображение коэффициентов, в котором красными участками диаграммы отмечены значения, превышающие единицу.

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

Аналогично режиму Экспертиза балки кнопки Факторы в таблице позволяют получить детальную информацию обо всех проверках, выполненных для каждого участка колонны.