Учет наличия пилястр (ребер) в монолитных стенах в рамках расчета по МКЭ

25 августа 2017

Описание ситуации (пример):

Есть некоторый участок монолитной железобетонной стены (зачастую подвала), на которую выше опирается колонна, вследствие чего стена имеет пилястру. Также, например, пилястра может потребоваться для повышения жесткости стены и пр. Встает вопрос корректного расчета. Ситуация актуальна не только для стен, но и для плит с ребрами.

Варианты расчетной модели (возникшие у автора):

1. Плитные элементы

1.0. Пластина, моделирующая стену по основной толщине без ребра.

1.1. Пластины различной толщины с эксцентриситетом.

1.2. Пластины различной толщины без эксцентриситета.

2. Плитные и стержневые элементы

2.1. Добавление стержневого элемента полного сечения в одной плоскости с плитным.

2.2 Добавление стержневого элемента полного сечения с эксцентриситетом от плитного.

2.3. Вариант 2.1 с удалением дублирующего участка стены.

2.4. Вариант 2.2 с удалением дублирующего участка стены.

2.5. Вариант 2.1 с удалением дублирующей части сечения пилястры.

2.6. Вариант 2.2 с удалением дублирующей части сечения пилястры.

3. Объемная КЭ-модель.
forum_picture

Существуют ли еще приемлемые модели/упрощения, дающие хорошие результаты и удобные основания для конструирования?

Какие из этих моделей предпочтительны с точки зрения соотношения трудозатрат на моделирования/времени на расчет/точности?

Данный вопрос перенесен с сайта engineerum.com 🚚

4 Ответы

rt-em

5 сентября 2017

Лучший ответ

Каждый из приведенных вариантов моделирования ребристой плиты по-своему несовершенен и при этом каждый из вариантов можно считать приемлемым для использования на практике со своими оговорками.

На первое место тут на мой взгляд выходят скорость моделирования, удобство анализа полученных результатов и то, каким образом выполняется конструктивный расчет (постпроцессор или отдельный расчет).

Возможно я не прав, но двойной учет материала может иметь влияние только при расчете в постпроцессоре программного комплекса, потому как сами конечные элементы не имеют ни толщины ни сечения, а их жесткостные характеристики заданы параметрически.

Отвечая на вопрос конкретнее: в большинстве случаев по соотношению точность/трудозатраты разумно выбрать варианты 2.2 или 2.6. Вариант 2.1 на мой взгляд дает наиболее понятные результаты по величинам моментов в самих элементых балок, по этой причине этот вариант тоже имеет право на существование. Выбор варианта разумеется нужно делат с оглядкой на то, каким обаразом выполнятеся конструктвный расчет.

Еще есть варинт, который не был рассмотрен, но который встречается на практике - это моделирование ребер пластинчатыми элементами в перпендикулярном направлении.

Ну и статья по теме, советую ознакомиться: http://scadhelp.com/downloads/article-1.pdf, тут рекомендуют применять вариант 2.6

3 Комментарии

efimovvo

- 6 сентября 2017

Единственное, не совсем согласен с тем, что двойной учет жесткости не происходит за счет того, что элементы идеализированы (пластина, стержень): как раз эта идеализация в отличие от постановки 3D дает возможность упростить с погрешностью модель. И вопрос собственно в том, что жесткости, учтенные дважды снижают деформации и напряжения в элементах, где фактически они будут больше.

rt-em

- 6 сентября 2017

Да, но за счет идеализации так же увеличивается пролет плитной части стены или перекрытия. Так что вероятно деформации уменьшатся в одних элементах и увеличатся в других.

efimovvo

- 6 сентября 2017

Согласен, что это противоположные процессы, компенсирующие отчасти друг друга. Но все таки не стал бы вопрос жесткости корректировать через пролет. К тому же если вопрос пролета принципиален, то тут АЖТ наилучший вариант пока.

Павел

7 сентября 2017

Лучший ответ

Присоединяюсь к посту насчет микрофе. Там все с этим просто. Ребро моделируется стержнем по варианту 2.6, а при конструктивном расчете усилия собираются из оболочки и стержня автоматически. Конструирование производится как тавра или прямоугольника по выбору пользователя. Нет двойной жесткости, нет двойного собственного веса, колонна и пилястра соединяются в одном узле.
Если у вас не микрофе, то я бы использовал жесткую вставку для пилястры, моделируя ее полным сечением колонны, а стены тоже отодвигал жесткими вставками от пилястры. Это гибридный вариант 2.3 и 2.4.
И еще. На двг ру это уже было, подозреваю, что тыщи раз)))

1 Комментарий

efimovvo

- 8 сентября 2017

Благодарю за ответ. На DWG это вопрос не находил, задавал его там сам, но ответы были не развернутые. Вероятно, не достаточно понятно задал вопрос.

30 августа 2017

Лучший ответ

С точки зрения науки, самый правильный вариант - смоделировать объемными КЭ. С точки зрения проектироващика универсального метода нет, все перечисленные методы имеют как свои плюсы так и минусы, какой выбрать остается всегда на совести расчётчика, но стоит соблюдать разумный баланс между трудозатратами и повышением точности, например, метод 2.4, возможно будет более точный, но, когда речь идет о большом здании, ни один опытный расчётчик не будет так моделировать. Необходимо понимать, что изменение усилий на 2 или даже 5% внесут мизерный вклад в общую работу конструкции на фоне коэффициентов надежности к нагрузкам и прочих коэффициентов для подбора арматуры.
Подробнее об этой проблеме можно прочитать в разделе 4 книги: Расчёт и проектирование конструкций высотных зданий из монолитного железобетона. А.С. Городецкий

Nikych

29 августа 2017

Лучший ответ

Корректная модель есть в MicroFe и в STARK ES. Там моделируется либо как стержень с эксцентриситетом, либо как область плиты с другой толщиной и эксцентриситетом. Есть даже в вопросах у них на сайте -Расчет ребристых перекрытий http://tech-soft.ru/index.php/faq1/microfe Там основное не столько моделирование, сколько последующий конструктивный расчет комплексного сечения.
Корректно учесть жесткость можно и просто введя стержень на АЖТ (например, в Лире или СКАДе), но заармировать такое перекрытие в программазх нельзя, только вручную. Разработчики предлагают использовать вариант 2.2 для армирования, но тогда получается двойная жесткость в зоне пересечения плиты и балки.

Вопросы и ответы

Учет наличия пилястр (ребер) в монолитных стенах в рамках расчета по МКЭ

4 Ответы

Follow us