Стены: расчёт плоского выделенного элемента

Справка по работе с расчётом · СП 63.13330.2018 с Изменениями № 1, 2, пп. 8.1.56–8.1.58, условия (8.110)–(8.115), (8.100)–(8.105), (8.106)
Железобетонные конструкции. СП 63.13330.2018 с изменениями № 1 и № 2 → Железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры

1. Что считает

Расчёт по прочности выделенного элемента стены единичной ширины на нормальные силы N_x, N_y, сдвигающую силу N_xy, изгибающие моменты M_x, M_y, крутящий момент M_xy и поперечные силы Q_x, Q_y — без разделения на слои бетона и арматуры, отдельно в плоскости и из плоскости стены (п. 8.1.57). Так же считают плиты с продольными силами (п. 8.1.54).

Изменения № 1 и № 2 пункты 8.1.14–8.1.19 и 8.1.53–8.1.58 не затрагивают. Коэффициент φ_n — по п. 8.1.34 в редакции Изменения № 2, сопротивления R_s, R_sc по таблице 6.14 — в редакции Изменения № 1.

2. Расчётная схема и допущения

В плоскости: (N_x,ult − N_x)(N_y,ult − N_y) − N_xy² ≥ 0 (8.110); N_x,ult ≥ N_x (8.111); N_y,ult ≥ N_y (8.112); N_xy,ult ≥ N_xy (8.113).

N_x,ult, N_y,ult — по пп. 8.1.14–8.1.19. Растяжение: сила приложена в срединной плоскости, поэтому при одинаковой арматуре у граней это центральное растяжение — R_s·A_s,tot (8.19), а при разной сила смещена относительно равнодействующей арматуры и предел определяют по п. 8.1.19 при нулевом моменте (при a = a′ это 2·R_s·min(A_s; A′_s)). Сжатие — наибольшая сила, при которой выполняется (8.10) с моментом из статического расчёта, равным нулю, случайным эксцентриситетом (п. 8.1.7) и коэффициентом η (п. 8.1.15).

Знаков свод в (8.110)–(8.112) не указывает, поэтому они проверяются для растяжения — с силами как заданы — и для сжатия — с силами обратного знака и предельными сжимающими силами.

N_bxy,ult = 0,3·R_b·A_b (8.114); N_sxy,ult = 0,5·R_s·(A_sx + A_sy) (8.115); N_xy,ult — меньшее из них.

Из плоскости — условия (8.100)–(8.105), как у плит, но M_x,ult и M_y,ult определяются с учётом нормальных сил: при сжатии — по (8.10) с η, при растяжении — по п. 8.1.19, без нормальной силы — по пп. 8.1.1–8.1.13.

Поперечные силы — (8.106)–(8.109), Q_b умножается на φ_n (п. 8.1.34): для Q_x — от N_x, для Q_y — от N_y.

3. Порядок работы

1. Выберите класс бетона, задайте толщину стены и класс продольной арматуры.
2. Задайте стержни у граней 1 и 2 вдоль X (горизонтальные) и вдоль Y (вертикальные): диаметр, шаг и расстояние a от грани до центров.
3. Для каждого направления задайте расстояние l между закреплёнными сечениями и закрепление по п. 8.1.17 или расчётную длину l₀.
4. Задайте усилия на 1 м ширины: N_x, N_y, N_xy, M_x, M_y, M_xy, Q_x, Q_y.
5. Если есть поперечная арматура — класс, диаметр и шаги сетки.
6. Нажмите кнопку с примером внизу левой панели — страница заполнится готовыми данными, на которых видно, что и куда вводится.
7. Правьте поля: расчёт пересчитывается сам через мгновение после правки, отдельной кнопки «посчитать» нет.
8. Смотрите правую панель: расчётная схема, сводка результатов, проверки, графики и таблица по сечениям.
9. Убедитесь, что невязки в таблице проверок близки к нулю — это и есть признак того, что расчёт сошёлся.
10. Нажмите «Сформировать отчёт» — откроется отдельная страница с полным ручным выводом: формула со своим номером по справочнику, подстановка чисел, результат.
11. «Сохранить JSON» кладёт исходные данные в файл, «Загрузить JSON» возвращает их обратно — так удобно хранить варианты.

4. Исходные данные

Поля перечислены в том же порядке, в каком идут на странице.

5. Как читать результаты

6. Что означают проверки

Проверяется то, что в решении не участвовало: совпадение означает, что вывод верен, а не что арифметика повторена дважды.

7. Если программа отказывается считать

Сообщения об ошибках здесь не технические: каждое называет физическую причину и подсказывает, что поправить.

8. На что обратить внимание

• Предельный момент при нормальной силе — наибольший момент из статического расчёта, до которого условие выполняется, считая от нуля. Если со сжатой арматурой высота сжатой зоны отрицательна, расчёт повторяется без неё.
• Сжимающие силы, при которых сжатая зона выходит за толщину стены, в N_ult не засчитываются: п. 8.1.14 такого случая не разбирает.
• Расчёт с разделением на слои (первый абзац п. 8.1.57) — отдельная программа «Плиты и стены: расчёт по слоям».
• Единицы всюду согласованы: длины в метрах, силы в килоньютонах, моменты в кН·м, жёсткости в кН и кН·м². Если ввести жёсткость в МПа или в Н, ответ будет бессмысленным по величине, но программа об этом не догадается.
• Пустое поле и ноль — не одно и то же там, где это оговорено: ноль часто означает «не учитывать», а пустое поле — «подобрать самому».
• Отчёт самодостаточен: формулы в нём отрисовываются встроенным KaTeX, картинки — векторные, поэтому файл можно переслать или распечатать без интернета.
• Все проверки в отчёте считаются по величинам, которые в решении не участвовали. Невязка порядка 10⁻¹² и меньше означает машинный ноль; заметная невязка — повод разобраться, а не округлить.