Косяки NormCAD при расчёте на продавливание

Косяки программы NormCAD версий 8.4.0 и 9.3.0 при расчёте на продавливание (шт. 8)

1. Оси моментов сил, моментов инерции и моментов сопротивления приняты вокруг осей.
Мелочь, но во всех нормах приняты вдоль. Ошибиться можно при вводе исходных данных, полагая что задаёшь момент вдоль оси, когда программа будет воспринимать его вокруг, то есть в перпендикулярном направлении

Кодыш "Расчёт железобетонных конструкций из тяжёлого бетона по прочности, трещиностойкости и деформациям" 

Научно-технический отчёт ГУП "НИИЖБ" 

В пособии к СП 53-101-2003, как и самом СП, явно не изображено и не описано. Но исходя из иллюстрации, на которой отображён локальный момент, можно заключить, что он направлен вдоль оси Х. И далее по тексту описывается направление My, как нормальное (перпендикулярное) к действию M, то есть вдоль оси Y.

Пособие к СП 53-101-2003

СП 63.13330.2012

2. Неточность, вытекающая из первого пункта
На расчёт не влияет, но пройти мимо не могу

При расчёте площадки у края плиты на рисунке изображен момент, когда край параллелен оси Y. Исходя из методики расчёта в этом случае эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки будет вдоль оси, перпендикулярной грани консоли. На рисунке точка 4 - центр тяжести площадки приложения нагрузки, а точка 3 - центр тяжести расчётного контура. Разность между ними и есть эксцентриситет. И он отложен вдоль оси X, когда в отчете написано, что он откладывается вдоль оси Y

Тоже самое при расчёте площадку у угла плиты.

При расчёте эксцентриситета вдоль оси X в формуле фигурирует расстояние от края консоли до центра тяжести расчётного контура и расстояние от центра приложения нагрузки до края консоли вдоль оси Y. И наоборот для эксцентриситета вдоль оси Y.

3. Вычисление Mx,b,ult и My,b,ult
В любой методике, в том числе и по нормам, предельный момент вычисляется по формуле

h0 вычисляется по формуле

Не зависимо от того, в какой плоскости вычисляется предельный момент, h0 остаётся неизменной составляющей, но не в случае с NormCAD - там считают по другому, а именно:

Где h0y и h0x вычисляются как

Отклонение от методики даёт разницу вычислений, примерно, в 4%.

4. Fbult при расчёте по второму варианту расположения расчётного контура при площадке, расположенной у угла плиты.

Предельное нормальное усилие, воспринимаемое бетоном, обычно считается через площадь умноженную на сопротивление бетона растяжению. Первая рассчитывается как рабочая высота плиты умноженная на периметр.

Периметр - сумма длин всех сторон и исходя из рисунка СП 63 для каждого участка считается по разному.

Для наглядности: красный - это замкнутый вариант расположения расчётного контура, синий - не замкнутый

NormCAD считает только одно Fbult и его значение использует как в расчёте по первому варианту (не замкнутому) расположения расчётного контура, так и по второму.

5. Условие при расчёте с равномерной поперечной арматурой

Условие СП 63: 

Что, по всей видимости, означает, что при НЕ выполнении условия поперечная арматура НЕ учитывается. Однако, что мы видим в NormCAD:

Если изменить шаг таким образом, чтобы условие не выполнялось, то мы получим:

Как видно, несмотря на то, что условие не выполняется, расчёт с учётом поперечной арматуры продолжается вплоть до положительного результата, когда, при расчёте без поперечной арматуры, плита не проходит. На 0,3%, но не проходит.

6. Шаг поперечной арматуры sw 

Нормы и техническая литература по разному определяют шаг поперечной арматуры sw. 

СП52, СП63 полагают так:

Пособие к СП52 и Кодыш полагают иначе:

Есть и воздержавшиеся в отчёте НИИЖБ 2002 года, где шаг sw не обозначен вовсе :

Но если мы обратимся к тексту источников, то все они описывают sw одинаково, только не все явным образом.

Отчёт НИИЖБ:

СП52, например, не явно пишет об этом:

Пособие к СП52 явно:

Кодыш пишет, также как и в пособии к СП52:

СП63 пишет то же, что СП52:

На основании всех этих источников, которые, кстати, вышли из под пера одних  и тех же людей

мы можем заключить, что шаг поперечной арматуры sw "на единицу длины расчётного контура"/"в направлении расчётного контура", как показано на рисунках в пособии к СП52 или у Кодыша, а не поперёк расчётного контура, как показано на рисунках СП52 и СП63, которые следует признать не корректными, возможно, ошибочными или, как минимум, вводящими в заблуждение. 

Хотя, можно возразить следующим образом - армирование равномерное, следовательно шаг должен быть одинаков в обоих направлениях и возразившие буду правы, однако это ни как не отразиться на корректности рисунков в нормах и не восполнит текстовое описание sw, которое в этом случае, должно включать в себя не только "вдоль расчётного контура"/"на единицу длины расчетного контура", но и поперёк расчётного контура или как-то так.

NormCAD считает, что sw - это шаг в обоих направления относительно расчётного контура.

nwx и nwy - количество рядов вдоль соответствующих осей.

Аsw - количество стержней, учитываемых в расчёте.

Чтобы ввести все эти данные их необходимо вычислить исходя из ряда условий, заложенных в нормах. Шаг sw должен быт увязан с количеством рядов таким образом, чтобы последний стержень был удалён от грани колонны не менее, чем на 1,5h0; при этом первый стержень отстоял от грани колонны на расстоянии от h0/3 до 2h0/3, а количество учитываемых в расчёте стержней при этом вписывалось в область, грани который отстоят от расчётного контура на расстоянии h0/2 по обе стороны. Без рисунка здесь не обойтись.

7. Учёт стержней при равномерном армировании.

Отсутствие справки и наглядного изображение может создать проблему при вводе исходных данных, а может и нет. Это не ошибка программы, но возможно, кто-то ранее вводил исходные данных иначе, чем описано ниже и этот пункт посвящается именно этим людям.

При вводе данных о поперечном армировании, помимо класса арматуры, необходимо ввести шаг, количество рядов вдоль X и вдоль Y, и площадь поперечной арматуры.

Количество рядов пояснено при вводе данных на разрезе, я же добавляю план для наглядности.

Шаг поперечной арматуры Sw по периметру расчётного контура. Графически в программе нигде не обозначен. В СП это шаг показан как шаг между рядам, хотя на самом деле это шаг между стержнями по всему периметру не зависимо от того, вдоль какой оси расположены стержни.

Достаточно не просто определить этот шаг, особенное если брать во внимание тот факт, что колонны могут быть прямоугольного поперечного сечения.

Площадь поперечной арматуры - это площадь учитываемых (на расстоянии h0/2 по обе стороны от расчётного контура) стержней в ряду

8. Момент (силы, но не времени) при расчёте по второму расчётному контуру

Традиционно ни один нормы не описывают детали, что стало основанием для "вольной" трактовки положения, связанного с расчётом по второму варианту расчётного контура. В СП мы можем прочить лишь, что "Расчётный контур поперечного сечения принимают.... при расположении площадки передачи нагрузки у края или угла плоского элемента плиты - в виде, двух вариантов: замкнутым и расположенным вокруг площадки передачи нагрузки, и незамкнутым, следующим от краёв плоского элемента..."

Ниже читаем, что при расположении сосредоточенной силы внецентренно относительно центра тяжести расчётного контура, момент определяется с учётом дополнительного момента от этой нагрузки.

Подробней о вычислении дополнительного момента можно узнать из отчёта НИИЖБ 2002 года:

Из отчёта НИИЖБ так же, но более явно, следует, что дополнительный момент вычисляется как произведение сосредоточенной силы на расстояние (эксцентриситет) от точки её приложения (от центра тяжести сечения колонны) до центра тяжести расчётного контура поперечного сечения плиты. 

Из вышесказанного можно сделать вывод, что при замкнутом расчётном контуре поперечного сечения плиты эксцентриситет будет равен нулю и при расчёте по второму расчётному контуру дополнительного момента не будет.

NormCAD думает иначе, и при расчёте по второму расчётному контуру в формулу проверки условия подставляется момент с учётом дополнительного от эксцентриситета приложения сосредоточенной силы.

Продолжение будет....