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*, KMK 2.03.01-96 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*, KMK 2.03.01-96), 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*, KMK 2.03.01-96 (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*, KMK 2.03.01-96 (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*, KMK 2.03.01-96 (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.

Для вычисления площади арматуры можно воспользоваться калькулятором Площадь арматуры. Вызов калькулятора выполняется нажатием кнопок $image\calc.png$ , 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 γn=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 по умолчанию используются нормативные, а не расчетные свойства материалов (см. п. 5.6 СП 296.1325800.2017). Поскольку данный пункт был исключен Изменением № 2 к СП 296.1325800.2017, пользователь может (используя дополнительные настройки) сам выбрать какие свойства материалов (расчетные или нормативные) использовать.

Отметим, что в нормах нет данных о нормативных значениях величины сопротивления поперечной арматуры. Поэтому при расчете используется величина равная Rswγs, γs=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.

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 $image\open.png$ . 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.

Поскольку в данном режиме усилия в сечении элемента вводятся на основании статического расчета, выполненного вне программы Арбат, то следует указать, на основании какой расчетной модели они (усилия) получены — из расчета по деформированной схеме (нелинейный расчет) или из расчета по первоначальной геометрии (линейный расчет). В случае нелинейного расчета активируется маркер Усилия получены из расчета по деформированной схеме и при этом не будут учитываться эффекты второго порядка (влияние продольного изгиба).

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*, KMK 2.03.01-96 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:

N–M_y; N–M_z; M_y–M_z; N–Q_z; N–Q_y.

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).