😱 Почему крутильные формы собственных колебаний — это плохо?

Модальный анализ показывает, как здание реально “ведёт себя” под действием динамических нагрузок.
И если среди первых форм появляются крутильные (торсионные) — это тревожный сигнал ⚠️

1️⃣ Нормативные рекомендации против кручения
📐 При проектировании многоэтажных зданий следует стремиться к такой расстановке вертикальных диафрагм (связей) жесткости, чтобы первые две формы колебаний были поступательными, без перекоса и закручивания вокруг вертикальной оси.
📏 Эксперты прямо рекомендуют избегать появления крутильных форм среди первых, а также контролировать соотношение периодов поступательных и вращательных движений (Материалы семинара для специалистов подразделений Главгосэкспертизы с участием специалистов ФГУП «НИЦ «Строительство»).

2️⃣ Почему возникает крутильный эффект
Основные причины — дисбаланс жесткости и геометрии:
• 📉 Эксцентриситет — несовпадение центра масс и центра жесткости;
• 🧱 Неравномерное распределение диафрагм и связей в плане;
• 🔄 Резонансное соотношение между поступательными и вращательными периодами.

Иными словами — здание не работает симметрично.

3️⃣ Почему это опасно
Кручение часто вызывает более раннее трещинообразование и нелинейное поведение элементов:
При действии чистого кручения трещины появляются уже при нагрузке ≈ 0,35 Tₑₓₚ, в то время как при осевом сжатии - при ≈ 0,7 Tₑₓₚ.
👉 То есть крутящий момент “ломает” бетон почти вдвое раньше.

4️⃣ Проблемы норм 🧾
Расчёт ЖБ элементов при кручении до сих пор плохо описан нормативно:
• В СП 63.13330 нет методики на совместное действие сжатия и кручения;
• Нет расчёта по наклонным трещинам при кручении;
• Не заданы предельные углы закручивания.

👉 Из-за этих пробелов при расчете в статически неопределимых конструкциях, допускается производить определение усилий в предположении упругой работы элементов, хотя это должно быть скорректировано на основе экспертных оценок или нелинейного моделирования.

⚖️ Вывод
Крутильные формы всегда присутствуют в пространственной модели, но если они - в числе первых, это уже симптом дисбаланса жесткости 🧩

📉 Это усложняет конструирование, повышает неопределенность, и часто требует разработки СТУ (Специальных Технических Условий).

🏗 Совет инженера:
Проверяйте центр масс и центр жесткости, располагайте диафрагмы равномерно и контролируйте симметрию жёсткости.

#nipgroup #StructuralAnalysis #Scad #LiraSapr

🏗 Методология расчёта монолитного железобетона в расчётных программах

Расчёт ЖБ конструкций — это не просто «сформировать конечные элементы, задать класс бетона, нагрузки, условия примыкания и нажать расчёт».
Чтобы получить реалистичные усилия и деформации, важно соблюдать методологию, основанную на пошаговом переходе от линейного расчёта к нелинейному.

🔹 Этап №1. Линейный расчёт с пониженными жёсткостями

📊 На первой стадии армирование ещё неизвестно, поэтому используем редуцированные модули упругости (СП 430):

для изгибаемых элементов → 0.3·Eb
для сжатых элементов → 0.6·Eb

🧩 Это позволяет грубо учесть нелинейную работу бетона и трещинообразование ещё до подбора арматуры.

🔹 Этап №2. Подбор арматуры и уточнение жёсткостей

После первичного подбора арматуры 🧠 - выполняем 2–3 итерации, уточняя коэффициенты редукции жёсткости.

📌 Цель — получить предварительную линеаризованную модель, где усилия распределяются приближенно к реальной работе конструкции.

💬 Хотя есть мнение, что можно сразу выполнять нелинейный расчет для вычисления приведенных жесткостей, целью текущего шага является как раз получение близкого к действительности перераспределения усилий в статически неопределимой системе.

🔹 Этап №3. Нелинейный расчёт

💥 Теперь в дело вступает нелинейный процессор - по фактическому армированию выполняется четыре расчётных модели, учитывающие разные стадии действия нагрузок и предельные состояния (СП 63, СП 430):

🧱 Модель 1 - Прочность при кратковременной нагрузке (Группа I)
🧱 Модель 2 - Прочность при длительной нагрузке (Группа I)
⚙️ Модель 3 - Прогибы и трещиностойкость при кратковременной нагрузке (Группа II)
⚙️ Модель 4 - Прогибы при длительной нагрузке (Группа II)

Подробнее о моделях 👉 https://t.me/nipgroup/65

📐 Итоговый прогиб: f = f3в - f3д + f4
где:
— f3в – прогиб в Модели 3, полученный на шаге, соответствующем всей нагрузке.
— f3д – прогиб в Модели 3, полученный на шаге, соответствующем постоянной и длительной нагрузке.
— f4 – прогиб в Модели 4, полученный на шаге, соответствующем постоянной и длительной нагрузке (учитывающий ползучесть).

🔹 Этап №4. Финальный линеаризованный расчёт

После уточнения нелинейных жёсткостей выполняем:
✅ Линейный расчёт с уточнёнными жёсткостями
✅ Учет динамики (ветер, пульсации, сейсмика)
✅ Итоговый подбор арматуры по СП 63
⚠️ Нелинейные модели не подходят для модального анализа, поэтому важно вернуться к линеаризованной модели с уточнёнными параметрами.

⚖️ Вывод:

Пошаговое сочетание предварительного линейного расчета, нелинейного уточненного расчета и финальной линейной проверки даёт максимально приближённый к реальности результат 👇
🔸 Реалистичное перераспределение усилий
🔸 Корректная оценка трещиностойкости и прогибов
🔸 Возможность дальнейшего модального и динамического анализа
🔸 Соответствие СП 63 и СП 430

💡 Итоговая философия:

Сначала “учесть понижение”, потом “уточнить”, потом “нелинейно проверить” и “вернуться к линеаризации”.
Так рождаются надёжные, физически достоверные расчёты ЖБ конструкций 💪

#nipgroup #StructuralAnalysis #Scad #ScadSupport #ScadHelp

🏗 Характеристика четырех моделей нелинейного расчета железобетона

🧱 Модель 1 - Прочность при кратковременной нагрузке (Группа I)

— Цель: проверка прочности (первая группа предельных состояний) при непродолжительном действии нагрузки.
— Нагрузка: постоянные (G), длительные (Ql) и кратковременные (Qsh).
— Диаграммы: используются расчетные диаграммы состояния бетона и арматуры.
— Параметры бетона: начальный модуль упругости берется Eb1 по таблице 6.1 СП 63, корректировка не требуется. Пределы прочности на сжатие и растяжение берутся расчетные по таблице 6.7 СП 63. Деформация, соответствующая пределу прочности на сжатие, берется по формуле (Г.8) СП 63.
— Параметры арматуры: расчетные сопротивления арматуры.

🧱 Модель 2 - Прочность при длительной нагрузке (Группа I)

— Цель: проверка прочности (первая группа предельных состояний) при продолжительном действии постоянной и длительной нагрузки (включая длительную часть кратковременной нагрузки).
— Нагрузка: постоянная и длительная нагрузка.
— Диаграммы: используются расчетные диаграммы.
— Изменения относительно Модели 1: пределы прочности бетона на сжатие и растяжение принимаются с коэффициентом γb1=0.9. Предел текучести арматуры принимается как для длительного действия нагрузки согласно Табл. 6.14 СП 63.

⚙️ Модель 3 — Прогибы и трещиностойкость при кратковременной нагрузке (Группа II)

— Цель: определение прогибов и ширины раскрытия трещин (вторая группа предельных состояний) при непродолжительном действии всей нагрузки.
— Нагрузка: вся нагрузка (постоянные + длительные + кратковременные). Также должен быть определен прогиб на шаге, соответствующем постоянной и длительной нагрузке.
— Диаграммы: используются нормативные диаграммы состояния бетона и арматуры.
— Изменения относительно Модели 1: начальный модуль упругости бетона Eb1 принимается с коэффициентом 0,85 (согласно п. 8.2.26 СП 63, формула (8.146)). Пределы прочности бетона на сжатие и растяжение, а также пределы текучести арматуры принимаются равными нормативным значениям (Табл. 6.7 и 6.13 СП 63).

⚙️ Модель 4 — Прогибы при длительной нагрузке (Группа II)

— Цель: определение прогибов (вторая группа предельных состояний) при продолжительном действии постоянной и длительной нагрузки.
— Нагрузка: постоянная и длительная нагрузка.
— Диаграммы: используются нормативные диаграммы.
— Изменения относительно Модели 3: начальный модуль упругости бетона заменяется модулем длительной деформации Eb,t, который определяется по формуле 6.3 СП 63 с учетом коэффициента ползучести φb,cr: Eb,t = Eb / (1 + φb,cr). Деформация, соответствующая пределу прочности бетона на сжатие, принимается по Табл. 6.10 СП 63.

Подробнее о методологии 👉 https://t.me/nipgroup/64

#nipgroup #StructuralAnalysis #Scad #ScadSupport #ScadHelp