БАЗА ЗНАНИЙ
Задать вопрос
 

Оболочка, Плита или Стена – что выбрать в типе армирования пластин?

При создании материала для армирования ж/б конструкций, тип Пластина, есть этап выбора вида расчёта.

Оболочка_плита_стена_01.png
Фрагмент окна задания настроек типа армирования Пластина, с раскрывающимся списком Вид расчёта

В раскрывающемся списке присутствуют три вида расчёта: Оболочка, Плита, Стена. В рамках данной статьи, поговорим о том, в каких случаях, какой из них требуется применять, и как избежать ошибок при назначении?

Ключевые отличия видов расчёта Оболочка, Пластина, Стена

Информация из справки ПК ЛИРА САПР, раздел Материалы для расчёта Ж/Б конструкций (Тип Пластина):

  • Стена (Сжатие/Растяжение) — учитывается действие осевых сил;
  • Плита (Изгиб) — учитывается действие изгибающих и крутящих моментов, а также перерезывающих сил;
  • Оболочка (Изгиб, Сжатие/Растяжение) — учитывается действие изгибающих и крутящих моментов, осевых и перерезывающих сил.

Так, например, если в конструкции действуют только изгибающие моменты (свободно опертая плита), то, наиболее рационально, назначить ей вид Пластина.

Внимание! Если в той же конструкции будут действовать мембранные усилия (Nx, Ny), то, при выборе вида расчёта Пластина, программа их не будет учитывать.

Перед назначением вида расчёта элементам пластин, из которых смоделирована какая-либо конструкция, следует выполнить анализ напряжённо-деформированного состояния данной конструкции.

Применение различных типов КЭ, при расчёте строительных конструкций, моделируемых из пластин

В ПК ЛИРА САПР существует возможность назначать конечным элементам одного и того же вида (Пластины), разные типы КЭ. Основные разновидности типов КЭ для пластин:

КЭ11 – элемент плиты, в котором могут действовать изгибающие и крутящие моменты, а также, перерезывающие силы;

Оболочка_плита_стена_02.png
Схема внутренних усилий в элементе плиты

КЭ 23 – элемент балки-стенки, находящийся в плоском напряжённо-деформированном состоянии;

Оболочка_плита_стена_03.png
Схема внутренних усилий в элементе балки-стенки

КЭ 41 – элемент оболочки, в котором могут действовать изгибающие и крутящие моменты, осевые и перерезывающие силы;

Оболочка_плита_стена_04.png
Схема внутренних усилий в элементе оболочки

Примеры применения различных типов КЭ для моделирования работы строительных конструкций:

Тип КЭ Конструкции Возникающие внутренние усилия Вид расчёта, при подборе арматуры
КЭ 11 Свободно опертая плита, ростверк Мх, Му, Мху, Qx, Qy Плита
КЭ 23 Стена в плоском напряжённо-деформированном состоянии Nx, Ny, Txy Стена
КЭ 41 Жёстко оперные плиты перекрытия. Стены подвалов, подпорные стены Nx, Ny, Txy, Мх, Му, Мху, Qx, Qy Оболочка

Видео о различиях работы КЭ плиты, оболочки и балки стенки: https://youtu.be/mSOl2SKs-Qw

Что будет, если вид расчёта назначить неправильно?

Проведём численный эксперимент, в котором будем выполнять подбор арматуры для одной и той же конструкции, в одном и том же напряжённо-деформированном состоянии, но, применяя разные виды расчёта.

В качестве исходной конструкции, принимаем железобетонную плиту, жёстко опертую на железобетонные стены. В плите возникают все виды внутренних усилий (Nx, Ny, Txy, Мх, Му, Мху, Qx, Qy).

Оболочка_плита_стена_05.png
Общий вид расчётной модели и характеристика типа жёсткости плиты

Оболочка_плита_стена_06.png
Оболочка_плита_стена_07.png
Оболочка_плита_стена_08.png
Оболочка_плита_стена_09.png
Мозаики внутренних усилий в плите

Выполним подбор армирования в плите разными способами (видами) расчёта.

Оболочка_плита_стена_10.png
Результат подбора армирования, при расчёте оболочки. В расчёте учтены все внутренние усилия

Оболочка_плита_стена_11.png
Результат подбора армирования, при расчёте плиты. В расчёте учтены только усилия Mx, My, Mxy, Qx, Qy

Оболочка_плита_стена_12.png
Результат подбора армирования, при расчёте стены. В расчёте учтены только усилия Nx, Ny, Txy

Как видно, из результатов эксперимента, разные виды расчёта, при подборе армирования, дают разные результаты, из-за того, что в расчёте учитываются разные группы усилий.

Дополнительные рекомендации по назначению видов расчёта

При выборе вида расчёта Стена, программа блокирует ввод данных в полях расстояний к ц.т. арматуры A1Y, A2Y. В оставшихся полях A1X, A2X, следует ввести величину равную половине высоты сечения плиты, т.к. алгоритм расчёта стены (балки-стенки) подразумевает, что в ней находится только один слой арматуры, в плоскости срединной поверхности.

Оболочка_плита_стена_13.png
Настройка расстояний к ц.т. арматуры, при выборе вида расчёта Стена