Ошибка при армировании лира сапр

Как не наделать ошибок с осями пластин при расчете в Лире. Видеоурок.

Для тех, кто торопится: внизу статьи есть видео по теме ↓. Но сначала, как всегда, «немного» текста с иллюстрациями.

В Лире есть такая возможность – построить самому объекты любой конфигурации и любой сложности с нуля. Собрать свой лего из палочек и пластинок. Вот только иногда из-за незнания особенностей построения можно получить очень странные результаты. И хорошо, если вы имеете представление о работе конструкции и знаете, где должна быть расположена рабочая арматура. А если нет? Если опыт расчетов невелик и вы доверяете результатам программы? Тогда будьте готовы заармировать все с точностью до наоборот.

На рисунке выше вы видите изгибающие моменты в двух практически одинаковых расчетах лестниц. Слева все понятно и логично: момент с одним знаком на опорах, с другим – в пролете. Прямо классика. А вот справа лестницу явно штормит. Смена моментов непонятна и нелогична. А если взглянуть на армирование, то вообще за голову схватиться можно – в нижнем марше рабочая арматура окажется сверху, а в самой верхней площадке надопорная арматура будет снизу.

Чем же таким отличаются эти два расчета?

Почему такая разительная разница в результатах? А разница только в одном – в направлении местных осей пластин.

При построение любого трех- или четырехузлового элемента в Лире, ему назначаются местные оси, их можно увидеть, если активировать соответствующий маркер во флагах рисования («Местные оси пластин»). Направление этих местных осей программа определяет сама и они как-то связаны с очередностью построения элементов. Нам нужно всегда следить, чтобы местные оси пластин совпадали с глобальными – только тогда мы сможем без проблем прочесть результаты расчета. Я для себя поняла, что если я строю 4-узловой элемент вручную или же выполняю построение триангуляцией контура, мне нужно указывать узлы в такой очередности, чтобы контур рисовался против часовой стрелки. Тогда местная ось пластин Z cовпадет с глобальной. Но вот с осями Х и У не все так просто. Их направление тоже зависит от того, где будет первая точка построения контура и в каком направлении вы будете очерчивать контур.

На рисунке выше у меня показаны четыре 4-узловых элемента, которые я строила указанием четырех узлов, с подсвеченными местными осями пластин. Первый элемент я начинала строить из точки 1 и вела построение против часовой стрелки; второй – из точки 2 по часовой; третий – из точки 3 по часовой; четвертый – из точки 4 против часовой. Видите разницу в направлении осей? В нижнем левом углу показаны глобальные оси. Только первый элемент по положению местных осей совпадает  с глобальными. У остальных те или иные оси смотрят в разные стороны.

А теперь давайте глянем на плиту, построенную с помощью триангуляции контура:

Эту плиту я строила, начиная из узла 1, обводя против часовой стрелки. В итоге местные оси Z для всех элементов совпадают с глобальными. Это хорошо. Но если взглянуть на оси Х и У – кто в лес, кто по дрова. Программа разворачивает их совсем не так, как нам хочется.

На что может повлиять несовпадение местных осей с глобальными?

Результаты расчета (усилия – моменты, поперечная сила и т.д., армирование) показывается для местных осей, а не для глобальных. Если местные оси сонаправлены с глобальными, мы видим понятную картину – верх совпадает с верхом, низ с низом, левая сторона – с левой, а правая – с правой. 

Если не совпадают местная и глобальная оси Z, мы в эпюрах увидим не те знаки (плюс вместо минуса и минус вместо плюса), а в результатах армирования – неправильное положение арматуры (нижняя вместо верхней и верхняя вместо нижней).

Если местная ось Х (или У) оказалась перпендикулярной глобальным осям Х (или У), в результатах усилий и армирования мы получим не то направление (Му вместо Мх и арматуру вдоль У вместо арматуры вдоль Х).

Давайте я поясню эту путаницу на простом примере.

Есть плита, шарнирно опирающаяся по двум сторонам.

Рассчитаем ее в двух вариантах: слева – когда местные оси пластин совпадают с глобальными; справа – когда местная ось Z направлена в противоположную сторону глобальной, а оси местные Х и У повернуты относительно глобальных на 90 градусов.

Давайте сравним результаты расчета.

Перемещения по оси Z:

Как видите, прогибы плит абсолютно одинаковы, местные оси пластин не влияют на закон тяготения – вниз так вниз.

Изгибающие моменты Мх:

А вот тут пошло интересное. Слева картина классическая – плита не работает в направлении глобальной оси Х и момент в ней одинаково близок к нулю. А вот справа нам показаны усилия классического изгибающего момента в плите, только с другим знаком. В центре – момент максимален, на опорах равен нулю. На картинке я постаралась изобразить эпюру изгибающего момента в привычном формате, и вышло, что она в принципе такая, как в классической схеме с шарнирным опиранием по двум сторонам, но только повернута «пузиком» вверх. Почему так вышло? Да просто эпюры усилий в элементах даются с учетом местных осей, а не глобальных. Напомню, мы рассматриваем момент Мх. Местная ось Х в плите слева направлена так же, как глобальная и эпюра выглядит абсолютно предсказуемо. А вот местная ось Х в плите справа направлена вдоль глобальной оси У (непривычный взгляд). И момент Мх в плите показывает ее работу вдоль плиты, то есть вдоль глобальной оси У. Почему же максимальный момент Мх в плите справа отрицательный, а не положительный? Ведь мы привыкли уже, что растяжение в нижней зоне плиты соответствует положительному моменту. Все дело в направлении местной оси Z: так как она направлена сверху вниз – навстречу глобальной оси, момент тоже изменил знак относительно привычного значения.

Видите, как местные оси влияют на результаты расчета! Этот фактор всегда нужно учитывать.

Если вы посмотрите другие эпюры, в них будет та же «путаница». Но я хочу сразу перейти к армированию.

Изначально нас интересует армирование вдоль оси У, так как именно в этом направлении работает плита. Даже не глядя на арматуру, можно предположить, что нижняя арматура вдоль У будет максимальной в пролете и снижаться к опорам, а верхняя арматура вдоль У будет минимальна, т.к. плита опирается шарнирно. Это предположение полностью оправдывают рисунки левой плиты (см. рисунок выше). Но вот правая плита выдает парадоксальный результат: нижняя арматура в плите как бы вообще не нужна, зато отчего-то нужна верхняя. Будем так армировать? Неа. Мы ведь уже знаем, что в результаты вмешались местные оси пластин – армирование же показывается тоже относительно местных осей элементов. И чтобы разобраться с арматурой, нужно всегда обращать внимание на направление всех осей: местные оси Х и У показывают направление арматуры, а местная ось Z показывает, где в пластине нижняя арматура (ближе к местному нулю по оси Z), а где – верхняя.

На этом я обзор завершаю, дальше вы можете поиграть с результатами расчетов самостоятельно. Единственное, к чему призываю: следите, чтобы по возможности (по крайней мере в горизонтальных элементах) местные оси изначально совпадали с глобальными. А если не совпали, то хотя бы откорректируйте их, Лира дает такую возможность.

И напоследок предлагаю вам просмотреть видео на эту тему, в нем рассматривается ситуация, когда при расчете лестницы местные оси пластин были направлены по воле случая.