< Обратно

Очень часто инженер-конструктор сталкивается с задачей подбора теоретического армирования в разных МКЭ программах. И очень часто конструктор уверен, что если программа имеет сертификат соответствия основным пунктам СП63.13330.2018, то он получит гарантировано правильный результат. 

 

В целом так же был уверен и автор данной статьи, но за крайние пару лет, уверенность исчезла. Если кратко, то общий алгоритм нахождения теоретического армирования по трещиностойкости, для изгибаемых конструкций, следующий:

1. Выполняется расчет ЖБ конструкции и находится НДС от основных сочетаний нагрузок. 

2. Выполняется расчет трещиностойкости с учетом параметров теоретического армирования (в основном диаметр армирования).

3. Армирование по трещиностойкости должно быть меньше или равно теоретическому армированию по основным сочетаниям. 

4. Если условие в  п. 3 не выполняется, то повторяется п. 2 и так возможно несколько итераций п. 2 и 3.

 

Чаще конструкторы игнорируют 3 пункт и назначают по опыту диаметр армирования для трещиностойкости.

Но данная статья описывает другую проблематику, которая до сих пор вызывает спор при работе даже с НИИ.

 

СП63.13330.2018, при расчете на трещиностойкость, дает возможность инженеру и разработчику САПР выбрать 3 варианта:

1. Расчет с учетом неупругих деформаций бетона, согласно п. 8.2.10.

2. Расчет с учетом упругих деформаций бетона, согласно п. 8.2.9.

3. Расчет при общем случае нелинейной деформационной модели согласно п. 8.2.14, учитывающий большое число параметров армирования и бетона, и их влияния друг на друга.

 

С одной стороны, все три варианта очевидны и не вызывают вопросов их применения, но как будет видно из дальнейшего анализа,  камень преткновения в относительной деформации бетона, по формуле 8.131 равного ε = 0.0015. 

В дальнейшем анализе будут фигурировать 4 расчетные программы, 3 из которых самые популярные в РФ и их названия специально скрыты под РП1, РП2 и РП3. Но скорее всего опытные конструкторы поймут о каких конкретно программах идет речь.

 

Значение ε = 0.0015 отражает усредненные деформации сжатия бетона при расчетах на трещиностойкость в нормальном эксплуатационном состоянии. Оно не является максимальным предельным значением деформации бетона. Максимальные деформации бетона при сжатии εmax≈0.0035 относятся к предельному состоянию несущей способности, а не к расчетам на трещиностойкость. В задачах трещиностойкости важно учитывать условия, при которых бетон еще не достигает своей предельной несущей способности. Меняя данное значение от 0.0015 до 0.0035, можно позволять перераспределять армирование по трещиностойкости с опоры в пролет и обратно. Уточнение ε в каждом КЭ относится уже к 3 варианту расчета, но и у него есть много подводных камней которые в данной статье не рассматриваются. Проверить весь алгоритм подбора армирования по трещинообразованию в РП1, РП2 и РП3 не представляется возможным. 

 

Во время разработки программы PromCore в качестве эталона решений, была выбрана РП3, далее в анализе будет пояснение причины данного выбора. 

 

Основные отличительные признаки вариантов расчета по трещиностойкости:

1. Время расчета армирования в 1 и 2 вариантах, значительно ниже, по сравнению с 3 вариантом.

2. 1 и 2 варианты дают больше армирования, по сравнению с вариантом при общей НДМ.

 

В анализе не рассматриваются значения Мх и Му, разница в программах между ними составляет менее 1%.

 

Рис. 1. Таблица результатов теоретического армирования с учетом трещин, см2:

 

 

Рис. 2. График армирования с учетом трещин:

График по PromCore отсутствует, так как значения близки к РП3 - черный цвет. 

 

Из графика видно, что РП2 имеет самые низкие значения площади арматуры в пролете, но выше на опоре. РП1 показывает самые низкие значения на опоре, но средние показатели армирования в пролетной части. А РП3 и PromCore показывают самые максимальные значения в пролете, но средние на опоре. 

 

Выводы:

 

Из данного сравнения видно, что невзирая на однозначность норм в СП63.13330.2018, разработчики прибегают к математическим функциям уточнения результатов армирования на основе их собственного опыта. Кто-то уводит момент трещинообразования с пролета на опору, кто-то то наоборот. 

 

РП3 выбрана как эталон для PromCore в инструменте подбора армирования, потому что она находит в пролетной зоне наибольший момент трещинообразования из всех программ и очень часто ее результаты трактуются как более верными.

 

Для примера, в одном из проектов расчеты выполнялись в расчетной программе РП1, в то время как проверка, осуществляемая специализированным НИИ, производилась в расчетной программе РП2. Выводы НИИ сводились к тому, что они фиксируют якобы нехватку армирования в опорной зоне конструкции, при этом игнорируя факт его большего наличия в пролетной зоне. Ситуация меняется зеркально, когда другая команда того же НИИ выполняет проверочные расчеты уже в РП1, тогда как проект изначально был выполнен в РП2: в этом случае НИИ указывает на ошибку в назначении армирования нижней зоны.

Со стороны это напоминает игру в наперстки, где проектировщик оказывается в роли игрока, который неизменно оказывается в проигрыше. Проблема отсутствия единого подхода к результатам расчетов между разными программными комплексами не имеет простого решения, и любое противоречие зачастую сводится к необходимости натурных испытаний под статической нагрузкой. Это демонстрирует сложность согласования расчетов и подчеркивает важность унификации подходов