Íà ñàéòå ÑÍèÏ «Æåëåçîáåòîí» è íà ðÿäå ñåìèíàðîâ äèñêóòèðóåòñÿ âîïðîñ î òîì, ÷òî âûáîð ÐÑÓ (ðàñ÷åòíûå ñî÷åòàíèÿ óñèëèé), ïî êðèòåðèÿì ìàêñèìàëüíûõ ôèáðîâûõ íàïðÿæåíèé íå âñåãäà êîððåêòíû, ò.ê. ìîãóò áûòü ïðîïóùåíû óñèëèÿ îò íàãðóæåíèÿ äàþùåãî áîëüøåå êîëè÷åñòâî àðìàòóðû. Êàêèå êðèòåðèè âûáîðà ÐÑÓ íàèáîëåå ïðàâèëüíû?
Èìååòñÿ â âèäó, ÷òî åñëè åñòü íåñêîëüêî âçàèìîèñêëþ÷àþùèõ íàãðóæåíèé (íàïðèìåð, âåòðîâàÿ íàãðóçêà îò ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèé äåéñòâèÿ âåòðà), òî íàãðóæåíèå, äàþùåå ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå â îïðåäåëåííîé ôèáðå ìîæåò îáóñëàâëèâàòü ìåíüøåå êîëè÷åñòâî àðìàòóðû, ÷åì äðóãîå íàãðóæåíèå.
Äåéñòâèòåëüíî ìîæíî ïîäîáðàòü íåñêîëüêî ïðèìåðîâ, êîòîðûå ïîäòâåðæäàþò ýòîò ýôôåêò, îäíàêî:
- Êðèòåðèåâ ìàêñèìàëüíûõ ôèáðîâûõ íàïðÿæåíèé äëÿ âêëþ÷åíèÿ â ÐÑÓ óñèëèé îò ðàçëè÷íûõ íàãðóæåíèé äîñòàòî÷íî ìíîãî. Òàê äëÿ ïðîñòåéøåãî ïðÿìîóãîëüíîãî ñå÷åíèÿ èõ 8 – ìàêñèìàëüíûå íàïðÿæåíèÿ ñæàòèÿ è ðàñòÿæåíèÿ â ÷åòûðåõ óãëîâûõ çîíàõ ñå÷åíèÿ. Òàê ÷òî åñëè óñèëèÿ îò êàêîãî-ëèáî íàãðóæåíèÿ íå áûëè âêëþ÷åíû ïî êàêîìó-ëèáî êðèòåðèþ, òî ñ áîëüøîé âåðîÿòíîñòüþ îíè áóäóò âêëþ÷åíû â äðóãîå ÐÑÓ ïî äðóãîìó êðèòåðèþ.
- Êàê ïðàâèëî, âçàèìîèñêëþ÷àþùèå íàãðóæåíèÿ íå âíîñÿò áîëüøîé âêëàä â ÐÑÓ. Òàê äëÿ êàðêàñíûõ êîíñòðóêöèé çäàíèé îñíîâíîé âêëàä â ÐÑÓ âíîñÿò óñèëèÿ îò ñîáñòâåííîãî âåñà è ïîëåçíîé íàãðóçêè, êîòîðûå âñåãäà âîéäóò â ÐÑÓ.  ÐÑÓ âñåãäà âîéäóò óñèëèÿ îò ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèé ñåéñìè÷åñêîãî è âåòðîâîãî âîçäåéñòâèÿ, òàê êàê êðèòåðèåâ äîñòàòî÷íî ìíîãî.  ýòîì ñìûñëå ïðàêòè÷åñêè íåâîçìîæíî ïîäîáðàòü íàáîð âçàèìîèñêëþ÷àþùèõ íàãðóæåíèé, ÷òî áû ñðàáîòàë ýôôåêò, óêàçàííûé â âîïðîñå.
- Ïðè ðàñ÷åòå êîíñòðóêöèé ñ èñïîëüçîâàíèåì ÐÑÓ, êîòîðûå îñíîâàíû íà ïðèíöèïå ñóïåðïîçèöèè, âñåãäà èìååòñÿ ïðîòèâîðå÷èå: ñòàòè÷åñêèé ðàñ÷åò âåäåòñÿ â ëèíåéíî-óïðóãîé ïîñòàíîâêå, àðìàòóðà ïîäáèðàåòñÿ íà îñíîâå ïðåäåëüíûõ ñîñòîÿíèé, ò.å. ñ ó÷åòîì íåëèíåéíîé ðàáîòû ìàòåðèàëà. È ýòîò àëîãèçì âñåãäà áóäåò ïðèñóòñòâîâàòü âíå çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáîâ ñîñòàâëåíèÿ ÐÑÓ (ðèñ. 1).
Ðèñ. 1
- Âûáîð ÐÑÓ ïî êðèòåðèÿì ìàêñèìàëüíîé àðìàòóðû î÷åíü ýíåðãîçàòðàòåí â ñìûñëå çàòðàòû ìàøèííîãî âðåìåíè.
Òàêèì îáðàçîì, êðèòåðèé âûáîðà ÐÑÓ ïî ìàêñèìàëüíîé àðìàòóðå õîòÿ è ëîãè÷åí íà ïåðâûé âçãëÿä, íî ñ äðóãîé ñòîðîíû ìîæåò îêàçàòüñÿ öåëåñîîáðàçíûì â êðàéíå ðåäêèõ ñëó÷àÿõ. Íî ñàìîå ãëàâíîå íå óñòðàíÿåò àëîãèçìà â öåïî÷êå ðàñ÷åòîâ ïðåäñòàâëåííîé íà ðèñ. 1.
 ïåðñïåêòèâå, ïî-âèäèìîìó, áóäåò ïðîèñõîäèòü îòêàç îò ðàñ÷åòîâ â ëèíåéíî-óïðóãîé ïîñòàíîâêå ñ èñïîëüçîâàíèåì ÐÑÓ. Òåíäåíöèè ê ïåðåõîäó íà ðàñ÷åòû â íåëèíåéíîé ïîñòàíîâêå ïðîÿâëÿþòñÿ óæå ñåé÷àñ äîñòàòî÷íî ÿâíî.  ýòîì ñëó÷àå ñõåìà ðàñ÷åòîâ, êîòîðàÿ áóäåò ñâîáîäíà îò ìíîãèõ àëîãèçìîâ ïðåäñòàâëÿåòñÿ òàêîé:
- Ðàñ÷åò êîíñòðóêöèè ñ ó÷åòîì ôèçè÷åñêîé è ãåîìåòðè÷åñêîé íåëèíåéíîñòè íà ðàçëè÷íûå ÐÑÍ (ðàñ÷åòíûå ñî÷åòàíèÿ íàãðóæåíèé). Óêàçàíèÿ ïî ñîñòàâëåíèþ ÐÑÍ èìåþòñÿ â Åâðîêîäå è íîâûõ íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòàõ Ðîññèè è Óêðàèíû.
- Ïîäáîð àðìàòóðû ïî óñèëèÿì îò âñåõ ÐÑÍ.
Up
Óõîä îò âîñïðèÿòèÿ íåóãîäíûõ óñèëèé êîíñòðóêöèÿ, åñëè ýòî âîçìîæíî, îðãàíèçóåò ñàìà çà ñ÷åò ïëàñòè÷åñêèõ äåôîðìàöèé â ñòàëüíûõ êîíñòðóêöèÿõ èëè ìèêðîòðåùèí â æåëåçîáåòîííûõ. Áîÿòüñÿ âîçíèêíîâåíèÿ ìèêðîòðåùèí íå íàäî, òàê êàê äëÿ óõîäà îò íåóãîäíîãî óñèëèÿ äîñòàòî÷íî íåáîëüøèõ ìèêðîòðåùèí, ðàçìåðû êîòîðûõ çíà÷èòåëüíî ìåíüøå äîïóñòèìûõ òðåùèí â ðàñòÿíóòûõ ðàáî÷èõ çîíàõ áåòîíà. Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì êîíñòðóêòîð ìîæåò ïîñòóïàòü â îòíîøåíèè äèàôðàãì, ñ÷èòàÿ, ÷òî îíè âîñïðèíèìàþò óñèëèÿ òîëüêî â ñâîåé ïëîñêîñòè, ò.å. ðàáîòàþò êàê áàëêè-ñòåíêè.
Ñïåöèàëèñòû ñêëîííûå ê èññëåäîâàíèÿì ìîãóò ïðîâåñòè òàêîé ÷èñëåííûé ýêñïåðèìåíò: äëÿ ðåàëüíîãî èëè ãèïîòåòè÷åñêîãî, íî äîñòàòî÷íî ïðåäñòàâèòåëüíîãî, êàðêàñà ïðîâåñòè äâà ðàñ÷åòà.  îäíîì èç íèõ ñìîäåëèðîâàòü äèàôðàãìó îáîëî÷å÷íûìè ýëåìåíòàìè (ÏÊ ËÈÐÀ, ÊÝ ¹¹ 41, 42, 44), â äðóãîì – ñìîäåëèðîâàòü äèàôðàãìû êàê ýëåìåíòàìè áàëêè-ñòåíêè (ÏÊ ËÈÐÀ, ÊÝ ¹¹ 21, 22, 24). Ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ âåðîÿòíîñòè äåôîðìàòèâíîñòü êàðêàñà íà âåðòèêàëüíûå è ãîðèçîíòàëüíûå íàãðóçêè áóäåò ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâîé, èçãèáíûå óñèëèÿ â ïëèòå âî âòîðîì ñëó÷àå áóäóò íåñêîëüêî âûøå – íà 5–10 %, íî ýòî íå òàê êðèòè÷íî, òàê êàê ïëèòà ïðèçâàíà ðàáîòàòü íà èçãèá. Çàòî àðìèðîâàíèå äèàôðàãì âî âòîðîì ñëó÷àå áóäåò çíà÷èòåëüíî íèæå, ò.å. ïðèíöèï «áåçîïàñíîñòü – ýêîíîìè÷íîñòü» áóäåò óäîâëåòâîðåí.
Up
Ýòîò âîïðîñ î÷åíü õàðàêòåðåí, õîòÿ è âîçíèê â ðåçóëüòàòå îçíàêîìëåíèÿ ñ ìàòåðèàëîì ïîìåùåííûì íà ñàéòå www.hexa.ru. Âîò âûäåðæêè èç ýòîãî ìàòåðèàëà: «Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè áûë âûïîëíåí ðÿä ýêñïåðòíûõ ðàáîò, â êîòîðûõ àíàëèçèðîâàëàñü êîíñòðóêòèâíàÿ ïðî÷íîñòü çäàíèÿ àêâàïàðêà «Òðàíñâààëü». Íè â îäíîé èç ýòèõ ðàáîò íå áûëî îäíîçíà÷íî óêàçàíî íà èñòèííóþ ïðè÷èíó îáðóøåíèÿ äàííîãî ñîîðóæåíèÿ.  êà÷åñòâå îñíîâíîãî èíñòðóìåíòà äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ (ÍÄÑ) è äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êîíñòðóêöèè ïðè ðàçëè÷íûõ âèäàõ âîçäåéñòâèÿ â ýòèõ ðàáîòàõ èñïîëüçóåòñÿ ÷èñëåííûé ìåòîä êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ, ðåàëèçîâàííûé â ðàçëè÷íûõ ïðîãðàììíûõ ñèñòåìàõ: ËÈÐÀ, SCAD, ANSYS, ÑÒÀÄÈÎ. Äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðàñ÷åòíîãî àíàëèçà ðåçóëüòàòû êîòîðîãî ïðèâîäÿòñÿ íà ñàéòå www.hexa.ru èñïîëüçîâàëàñü ïðîãðàììà ABAQUS ïðè ïîñòðîåíèè ìîäåëè áûëî ðåøåíî: «…ñîçäàòü ÊÝ ìîäåëü ïîêðûòèÿ ñ ìîäåëèðîâàíèåì îáúåìíûìè ýëåìåíòàìè îïîðíîãî êîíòóðà è ïðèëåãàþùèõ ê îïîðíîìó êîíòóðó çîí îáîëî÷êè, èìåþùèõ ïåðåìåííóþ òîëùèíó; çàäàòü áàëî÷íûìè ýëåìåíòàìè âñþ àðìàòóðó, óñòàíîâëåííóþ â îáúåìå áåòîíà, â ñîîòâåòñòâèè ñ ÷åðòåæàìè; àðìàòóðó ðåáåð çàäàòü áàëî÷íûìè ýëåìåíòàìè; äëÿ áåòîíà ó÷åñòü íåëèíåéíîå ïîâåäåíèå ìàòåðèàëà ñ ðàçëè÷íûìè õàðàêòåðèñòèêàìè íà ñæàòèå è ðàñòÿæåíèå; êîíñòðóêöèþ îïîðíûõ êîëîíí ñî ñâÿçÿìè ìîäåëèðîâàòü îáîëî÷å÷íûìè ýëåìåíòàìè ñ ïîäðîáíîé ïðîðàáîòêîé ñîåäèíåíèé è îïîðíûõ óçëîâ.  ðåçóëüòàòå áûëà ïîëó÷åíà ðàñ÷åòíàÿ ìîäåëü, ðàçìåðíîñòü êîòîðîé ñîñòàâèëà ïîðÿäêà 2 ìèëëèîíîâ ýëåìåíòîâ, ÷òî ïðåâçîøëî äåòàëèçàöèþ êîíñòðóêöèè â 20 ðàç ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðåäñòàâëåííûìè ðàíåå ìîäåëÿìè â ðàñ÷åòàõ ýêñïåðòíûõ îðãàíèçàöèé».
 âûâîäàõ ñîäåðæèòñÿ òàêàÿ ôðàçà: «Åñëè áû òàêîé àíàëèç ïðî÷íîñòè êîíñòðóêöèè, êàê ìû âàì ïðåäñòàâèëè, áûë ïðîâåäåí íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ è ïðèíÿòèÿ îêîí÷àòåëüíûõ ðåøåíèé, òî ñ áîëüøîé âåðîÿòíîñòüþ ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî âñå îøèáêè ïðîåêòèðîâàíèÿ áûëè áû îáíàðóæåíû. È äàííîå ñîîðóæåíèå íå áûëî áû ïîñòðîåíî èëè ïðîåêò ïðåòåðïåë áû ñåðüåçíûå äîðàáîòêè».Âî-ïåðâûõ ýêñïåðòèçó ïî óêàçàííûì ïðîãðàììàì ïðîâîäèëè î÷åíü êîìïåòåíòíûå îðãàíèçàöèè, òàêèå êàê ÖÍÈÈÑÊ, ÍÈÈÆÁ, ÌÃÑÓ, ÍÈÈÀÑÑ. Ïðè ýòîì èñïîëüçîâàëèñü äîñòàòî÷íî ïîäðîáíûå ðàñ÷åòíûå ñõåìû. Ïðè÷èíû àâàðèè áûëè îäíîçíà÷íî óêàçàíû, è íè÷åãî íîâîãî ñ òåõ ïîð íå ïîÿâèëîñü.  óêàçàííîì ìàòåðèàëå (èìååòñÿ â âèäó www.hexa.ru) âûâîäû íîñÿò ñêîðåå ýìîöèîíàëüíûé, ÷åì ïðîôåññèîíàëüíûé õàðàêòåð.
Âî-âòîðûõ, îòâåò ïî ñóùåñòâó: äëÿ èçáåãàíèÿ ïîäîáíûõ ñèòóàöèé íåîáõîäèìî, ïðåæäå âñåãî, ïîäðîáíîå è àäåêâàòíîå îñìûñëåíèå ðàáîòû êîíñòðóêöèé. È äëÿ ýòîãî èñïîëüçîâàíèå «ìíîãîìèëëèîííûõ» ðàñ÷åòíûõ ñõåì äàëåêî íåîáÿçàòåëüíî. Áîëåå òîãî, îíî â ðÿäå ñëó÷àåâ ìîæåò íîñèòü âðåäîíîñíûé õàðàêòåð òàê êàê «çà äåðåâüÿìè ìîæíî íå óâèäåòü ëåñà». Ê òàêîìó âûâîäó ïðèõîäÿò ìíîãî÷èñëåííûå äèñêóññèè íà ýòó òåìó íà ðàçëè÷íûõ êîíôåðåíöèÿõ è ñåìèíàðàõ ñïåöèàëèñòîâ ïî ñòðîèòåëüíîé ìåõàíèêå. Ïîäðîáíî ýòà òåìà îáñóæäàåòñÿ â ïóáëèêàöèÿõ:
- À.Â. Ïåðåëüìóòåð, Â.È. Ñëèâêåð. «Ðàñ÷åòíûå ìîäåëè ñîîðóæåíèé è âîçìîæíîñòü èõ àíàëèçà»;
- À.Ñ. Ãîðîäåöêèé, È.Ä. Åâçåðîâ. «Êîìïüþòåðíûå ìîäåëè êîíñòðóêöèé».
Âûâîä òàêîé:
- Áîëüøåðàçìåðíûå «ìíîãîìèëëèîííûå» ñõåìû íàäî èñïîëüçîâàòü òîëüêî â êðàéíèõ ñëó÷àÿõ. Áîëåå öåëåñîîáðàçíî: èñïîëüçîâàòü íàáîð óïðîùåííûõ ñõåì, êàæäàÿ èç êîòîðûõ ìîäåëèðóåò òî èëè èíîå ñâîéñòâî êîíñòðóêöèè.
- Ïî âîçìîæíîñòè ïðîâîäèòü êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåññîâ æèçíåííîãî öèêëà, íàïðèìåð, ïðîöåññà âîçâåäåíèÿ êîíñòðóêöèè.
- Øèðîêî èñïîëüçîâàòü ïðèåìû ôðàãìåíòàöèè, «âûðåçàÿ» îïðåäåëåííûå ôðàãìåíòû êîíñòðóêöèè (ïëèòû ïåðåêðûòèé, îòäåëüíûå ýëåìåíòû, óçëû è äð.) è èññëåäîâàòü èõ ÍÄÑ íà áîëåå ïîäðîáíîé (â òîì ÷èñëå òðåõìåðíîé) ìîäåëè. Èëè íàîáîðîò èññëåäîâàòü ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè îòäåëüíîãî ôðàãìåíòà (íàïðèìåð, ïîäàòëèâîñòü óçëà) è èñïîëüçîâàòü ýòè õàðàêòåðèñòèêè â îáùåé ìîäåëè.
Íó à ñàìîå ãëàâíîå – îñìûñëèòü èìåþùóþñÿ èíôîðìàöèþ è ñäåëàòü ïðàâèëüíûå âûâîäû.
Up
 Ðèñ.1 |
 Ðèñ.2 |
Íà ðèñ. 1 æåñòêîñòü áàëêè î÷åíü ìàëà ïî ñðàâíåíèþ ñ æåñòêîñòüþ îñíîâàíèÿ è ìîìåíò â áàëêå ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò.
Íà ðèñ. 2 æåñòêîñòü áàëêè çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèò æåñòêîñòü îñíîâàíèÿ, ïîýòîìó íàïðÿæåíèå â îñíîâàíèè ïðàêòè÷åñêè ðàâíîìåðíîå è ìîìåíò â áàëêå äîñòèãàåò ïðåäåëüíîé âåëè÷èíû.
Ïåðâàÿ ñõåì (ðèñ. 1) íåáëàãîïðèÿòíà äëÿ ãðóíòîâîãî (ñâàéíîãî îñíîâàíèÿ) èç-çà íåðàâíîìåðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ îòïîðà ãðóíòà (óñèëèÿ â ñâàÿõ). Âòîðàÿ ñõåìà (ðèñ. 2) íåáëàãîïðèÿòíà äëÿ ôóíäàìåíòíîé êîíñòðóêöèè. Ïðè íåäîñòàòî÷íîé èíôîðìàöèè î ñâîéñòâàõ ãðóíòîâîãî (ñâàéíîãî) îñíîâàíèÿ æåëàòåëüíî ïðîâåñòè íåñêîëüêî ðàñ÷åòîâ, âàðüèðóÿ æåñòêîñòüþ ãðóíòîâîãî (ñâàéíîãî) îñíîâàíèÿ, âûÿâèâ íåáëàãîïðèÿòíûå ñëó÷àè äëÿ ôóíäàìåíòíîé êîíñòðóêöèè è ãðóíòîâîãî (ñâàéíîãî) îñíîâàíèÿ.
Ðàáîòà ôóíäàìåíòíûõ êîíñòðóêöèé âûñîòíûõ çäàíèé áîëüøå ïðèáëèæàåòñÿ ê ðàáîòå âòîðîé ñõåìû (ðèñ. 2), òàê êàê ôóíäàìåíòíàÿ ïëèòà ñîâìåñòíî ñ ïåðåêðûòèÿìè íèæíèõ ýòàæåé ïðåäñòàâëÿåò î÷åíü æåñòêóþ êîíñòðóêöèþ. Ïîýòîìó, êàê ïðàâèëî, îáåñïå÷èâàåòñÿ ðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå îòïîðà ãðóíòà (óñèëèé â ñâàÿõ).
Up
Up
Up
Up