Перейти к основному содержимому

Определение балки переменного сечения

В этой статье пошагово описано, как в StatiCAD определить балку, сечение которой меняется по длине (nonprismatic), начертить её и изменить её свойства. О других средствах для сборных конструкций см. статью Моделирование сборных конструкций.

3D-вид: балка на двух колоннах высотой 50 см на концах и 110 см в середине пролёта; нижняя грань опускается к середине

Рисунок 1 – Пример: балка переменного сечения пролётом 15 м на двух колоннах, 3D-вид (сечение вычерчивается по участкам: 30/50 на концах, 30/110 в середине)

1. Об этой статье​

В статье пошагово описано, как в StatiCAD определяется балка, сечение которой меняется по длине. Порядок работы состоит из пяти шагов:

  1. открыть окно библиотеки сечений (Раздел 3),
  2. определить сечения на концах и в середине балки как призматические сечения (Раздел 4),
  3. создать из этих сечений переменное сечение (Nonprismatic) (Раздел 5),
  4. начертить балку с переменным сечением (Раздел 6),
  5. при необходимости изменить свойства балки или определения (Раздел 7).

Изложение построено на примере: железобетонная балка покрытия пролётом 15 м с сечением 30/50 см на концах и 30/110 см в середине. Сечение откладывается вниз от верхней отметки балки: поскольку отметки обоих концов одинаковы, верхняя грань прямая, а нижняя опускается к середине. Концевое сечение называется KU30x50, среднее — KO30x110, переменное сечение — CATI-DK.

к сведению

В каких редакциях? Определение переменного сечения доступно во всех редакциях StatiCAD.

Другие средства для сборных конструкций (шаблоны сечений precast, соединения, короткая консоль, мостовой кран) и расчёт жёсткости переменного сечения описаны в статье Моделирование сборных конструкций.

2. Что такое переменное сечение?​

Балка переменного сечения моделируется одним стержнем между двумя узлами. Сечение меняется от одного конца балки к другому; анализ строит жёсткость по этому фактическому изменению. Типичные примеры — стропильная балка покрытия, балка с вутами и сборные балки переменной высоты. Делить балку на короткие призматические участки и задавать каждому отдельное сечение не требуется.

Вид (вертикальный масштаб увеличен в 2 раза) KU30x50KO30x110KU30x50 1-й участок2-й участок Variable, 1 → 7,5 мVariable, 1 → 7,5 м 1-й конец (I)2-й конец (J) направление профиля: 1-й конец → 2-й конец красным: сечения, заданные в определении; промежуточные находятся интерполяцией

Рисунок 2 – Определение переменного сечения балки примера: два участка, концевое сечение → среднее сечение → концевое сечение. Сечение откладывается вниз от верхней отметки балки. Схематично.

подсказка

Балка покрытия с наклонной верхней гранью (двускатная): в программе сечение всегда откладывается вниз от верхней отметки балки; верхняя грань одной балки — прямая линия между отметками двух концов. Чтобы смоделировать балку, верхняя грань которой поднимается к коньку, а нижняя грань прямая, разделите балку у конька на две балки, задайте каждой половине уклон полями Левая верхняя отметка / Правая верхняя отметка (например, 0 на конце и +60 см у конька) и назначьте переменное сечение из одного участка (например, KU30x50 → KO30x110). Поскольку высота увеличивается на 60 см, нижняя грань остаётся прямой.

2.1 Участки​

Переменное сечение состоит из одного или нескольких участков. У каждого участка есть начальное сечение, конечное сечение и длина. Участки располагаются по порядку от 1-го конца балки ко 2-му. В пределах участка сечение плавно переходит от начального к конечному.

  • Начальное и конечное сечения должны быть призматическими сечениями, сохранёнными в библиотеке: полигональными сечениями или сечениями по шаблонам precast. Переменное сечение не может быть участком другого переменного сечения.
  • Конечное сечение участка обычно является начальным сечением следующего участка. Поэтому двускатная балка определяется двумя участками: KU30x50 → KO30x110 и KO30x110 → KU30x50.
  • Зона, в которой сечение не меняется, задаётся участком с одинаковыми начальным и конечным сечениями (например, KU30x50 → KU30x50).

2.2 Тип длины​

Таблица 1 – Типы длины

ТипЗначение столбца Length
Variable (относительная)Безразмерный вес. Из длины балки вычитаются участки Absolute; оставшаяся длина распределяется между участками Variable пропорционально этим весам. 1 и 1 или 2 и 2 дают одинаковый результат: два равных участка.
Absolute (абсолютная)Длина участка в см. Даже если длина балки изменится, этот участок остаётся прежним.

Например, если на концах нужны зоны постоянного сечения длиной по 50 см, вводятся четыре участка: KU30x50 → KU30x50 (50, Absolute), KU30x50 → KO30x110 (1, Variable), KO30x110 → KU30x50 (1, Variable), KU30x50 → KU30x50 (50, Absolute). В балке длиной 15 м каждый из двух средних участков получается (15 − 1) / 2 = 7 м. Если то же определение назначить балке длиной 12 м, средние участки автоматически станут по 5,5 м.

подсказка

Общая длина: сумма длин участков всегда масштабируется к длине балки. Если определение состоит только из участков Absolute и их сумма отличается от длины балки, участки пропорционально удлиняются или укорачиваются. Если сумма участков Absolute превышает длину балки, участки Variable получают нулевую длину. Для определений, которые будут использоваться в балках разной длины, предпочтителен тип Variable.

2.3 Изменение жёсткости​

Столбцы EI33 Variation и EI22 Variation определяют, как изгибная жёсткость меняется в пределах участка. EI33 — изгиб балки в вертикальной плоскости (сильная ось), EI22 — в горизонтальной плоскости (слабая ось). Площадь, постоянная кручения и площади сдвига всегда меняются линейно.

Таблица 2 – Варианты изменения жёсткости

ВариантЛинейно изменяющаяся величинаКогда применять?
LinearIРазмер сечения по этой оси постоянен, меняется другой размер. В примере EI22: ширина постоянна (30 см), I22 = h·b³/12 растёт линейно с высотой.
Parabolic√IДвутавровое сечение с преобладающими полками при меняющейся высоте (I растёт примерно пропорционально h²).
Cubic∛IПрямоугольник постоянной ширины с линейно меняющейся высотой. В примере EI33: I33 = b·h³/12.

Значения I концевых сечений в любом случае выдерживаются точно; вариант влияет только на промежуточные значения. Если вы не уверены, для оси, по которой меняется высота сечения, выберите Cubic (сплошное сечение) или Parabolic (двутавровое сечение), а для оси, по которой размер не меняется, — Linear.

3. Шаг 1 – Открытие окна сечений​

Сечения определяются в окне Свойства сечения стержневого элемента. В это окно можно попасть из окна свойств балки:

  1. В меню выберите Рисование › Балка-пояс (сочетание клавиш Shift+H или кнопка K.Hatıl на левой панели).
  2. В открывшемся окне Свойства пояса в группе Тип элемента выберите Рамная балка (железобетонная).
  3. Нажмите кнопку Выбрать сечение в группе Тип сечения.
  4. Сначала открывается окно выбора заводского стального профиля. Нажмите кнопку Kullanıcı Tanımlı Kesit... («Сечение, определяемое пользователем...») в левом нижнем углу.
Меню «Рисование»: Балка-пояс, Shift+H
Рисунок 3 – Рисование › Балка-пояс
Окно «Свойства пояса»: Рамная балка (железобетонная), группа «Тип сечения» и кнопка «Выбрать сечение»
Рисунок 4 – Свойства пояса: Выбрать сечение
Окно выбора стального сечения; в левом нижнем углу кнопка Kullanıcı Tanımlı Kesit
Рисунок 5 – Кнопка Kullanıcı Tanımlı Kesit...

В окне Свойства сечения стержневого элемента показаны два списка:

  • СОХРАНЁННЫЕ СЕЧЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ (в середине): библиотека сечений. Эти сечения можно использовать во всех проектах.
  • СЕЧЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОЕКТЕ (справа): сечения, используемые в этом проекте. Когда сечение из библиотеки назначается элементу, оно автоматически копируется в этот список, а переменное сечение — вместе со своими участками.
Окно «Свойства сечения стержневого элемента»: Тип шаблона, Открыть пустой шаблон, список сохранённых сечений, список сечений проекта, Показать по типу, OK

Рисунок 6 – Свойства сечения стержневого элемента

Таблица 3 – Кнопки окна

Кнопка / полеНазначение
Тип шаблона + Открыть пустой шаблонОткрывает новое определение сечения выбранного типа (Poligon, Nonprismatic, Precast I …).
Редактировать сечение выбранного стержневого элементаОткрывает выбранное в списке сечение в его редакторе (Раздел 7.2).
Копировать из существующего сечения стержняСоздаёт копию выбранного сечения (Раздел 7.3).
Удалить выбранное сечение стержняУдаляет выбранное сечение из библиотеки.
Показать по типуФильтрует список библиотеки по типу (например, только Nonprismatic).
OKНазначает элементу выбранное в списке сечение и закрывает окно.

4. Шаг 2 – Определение концевого и среднего сечений​

Сечения, которые будут использоваться в участках переменного сечения, сначала определяются как призматические. В примере нужны два сечения: KU30x50 и KO30x110. Для каждого из них:

  1. В списке Тип шаблона выберите Poligon (полигональное сечение).
  2. Нажмите Открыть пустой шаблон. Откроется окно Polygon.

В качестве участков можно использовать и сечения по шаблонам precast (Precast I, Trapezoidal …); их определение описано в Разделе 2 статьи Моделирование сборных конструкций.

4.1 Имя и материал​

На вкладке Параметры сечения в строке Ad (имя) введите имя сечения (KU30x50). Кнопкой Выбрать материал выберите материал; в примере — железобетон C14 B420C. Базовую точку и угол можно оставить пустыми (0).

Окно Polygon, вкладка «Параметры сечения»: имя KU30x50, материал C14 B420C, справа предпросмотр сечения

Рисунок 7 – Параметры сечения: имя и материал

4.2 Координаты углов​

На вкладке Координаты углов введите в поле n число углов (4), внесите в таблицу координаты углов X, Y (см) и нажмите Получить координаты углов из таблицы. Предпросмотр обновится. Для KU30x50 углы: (0, 0), (30, 0), (30, 50), (0, 50); для KO30x110: (0, 0), (30, 0), (30, 110), (0, 110).

Вкладка «Координаты углов»: n = 4, таблица и кнопка «Получить координаты углов из таблицы»

Рисунок 8 – Координаты углов (KU30x50)

осторожно

Порядок углов: при проектировании промежуточные сечения формируются сопоставлением углов концевых сечений по порядковому номеру: 1-й угол начального сечения смещается к 1-му углу конечного сечения. Вводите оба сечения участка с одинаковым числом углов и в одинаковом порядке (начиная с одного и того же угла и обходя контур в одном направлении). В примере оба сечения начинаются с угла (0, 0) и обходятся в одном направлении. Если число углов различается, лишние углы не учитываются.

4.3 Схема армирования​

На вкладке Схема армирования железобетона введите Защитный слой и нажмите Рассчитать автоматическую схему армирования. Линии арматуры (число стержней, диаметр, координаты начала и конца) записываются в таблицу и показываются в предпросмотре. Линии можно ввести и вручную.

Вкладка «Схема армирования железобетона»: Рассчитать автоматическую схему армирования, защитный слой 4 см, четыре линии арматуры, 10 стержней

Рисунок 9 – Автоматическая схема армирования

осторожно

Схема армирования обязательна: армирование железобетонной балки переменного сечения рассчитывается по схемам армирования сечений участков. Если в призматической полигональной балке схема армирования пуста, анализ формирует её сам; для переменного сечения он этого не делает. Если хотя бы в одном из сечений участков нет схемы армирования, балка не проектируется, и анализ выдаёт предупреждение (Раздел 9). Линии арматуры, как и углы, сопоставляются по порядковому номеру; создавайте линии в обоих сечениях в одинаковом порядке. Автоматическая схема в сечениях одинаковой формы сохраняет этот порядок сама.

4.4 Сохранение​

Нажмите Сохранить. Сечение добавится в список библиотеки. Повторите те же шаги для KO30x110.

подсказка

Пустой шаблон может показать предыдущее сечение: кнопка Открыть пустой шаблон может открыть окно Polygon с углами и арматурой предыдущего полигона. Переходя ко второму сечению, проверьте имя, n и таблицу углов, нажмите Получить координаты углов из таблицы и заново рассчитайте схему армирования.

5. Шаг 3 – Определение переменного сечения​

5.1 Открытие редактора​

В списке Тип шаблона выберите Nonprismatic и нажмите Открыть пустой шаблон. Откроется окно Определение переменного сечения (если программа работает не на турецком языке, заголовок окна, поле, столбцы и кнопки показываются на английском: Nonprismatic Section Definition).

Открытый список «Тип шаблона»: Poligon, Nonprismatic, Precast I, Precast U, Precast Box, Trapezoidal, Box/Tube, Precast T
Рисунок 10 – Тип шаблона: Nonprismatic
Окно «Определение переменного сечения»: имя DK1, одна строка по умолчанию (длина 1, Variable, Linear, Linear)

Рисунок 11 – Определение переменного сечения: новое определение

Новое определение открывается с неиспользуемым именем (DK1, DK2 …) и одной строкой по умолчанию: длина 1, Variable, Linear, Linear. Начальное и конечное сечения пусты.

5.2 Ввод участков​

  1. В поле Section Name (имя переменного сечения) введите имя: CATI-DK.
  2. Щёлкните ячейку Start Section в 1-й строке и выберите KU30x50 в раскрывающемся списке. Список показывает сечения библиотеки.
  3. В ячейке End Section выберите KO30x110.
  4. В ячейку Length введите 1 (десятичным разделителем может быть точка или запятая). Length Type оставьте Variable.
  5. Для EI33 Variation выберите Cubic, для EI22 Variation — Linear (Раздел 2.3).
  6. Кнопкой Add добавьте вторую строку и введите KO30x110 → KU30x50, 1, Variable, Cubic, Linear.
Раскрывающийся список в ячейке Start Section: сечения библиотеки, выбрано KU30x50

Рисунок 12 – Выбор начального сечения из списка

Определение CATI-DK: KU30x50 → KO30x110 и KO30x110 → KU30x50; длина 1, Variable, Cubic, Linear

Рисунок 13 – Завершённое определение примера

Таблица 4 – Определение примера (CATI-DK)

СтрокаStart SectionEnd SectionLengthLength TypeEI33EI22
1KU30x50KO30x1101VariableCubicLinear
2KO30x110KU30x501VariableCubicLinear

Add добавляет в конец новую строку со значениями по умолчанию. Delete удаляет выбранную строку; в определении остаётся не менее одной строки, последняя строка не удаляется.

5.3 OK и проверки​

Нажмите OK. Перед сохранением выполняются следующие проверки; при обнаружении проблемы выводится сообщение, окно остаётся открытым, и после исправления можно снова нажать OK:

  • Имя не может быть пустым и не может совпадать с именем другого сечения библиотеки.
  • Должен быть хотя бы один участок.
  • Начальное и конечное сечения каждого участка должны быть сохранёнными в библиотеке непеременными сечениями.
  • Длина каждого участка должна быть числом больше нуля.
Сообщение: выберите из списка начальное и конечное сечения участка 1 (определённое непеременное сечение).

Рисунок 14 – Сообщение для участка без выбранного сечения

При сохранении вычисляются также эквивалентные призматические характеристики определения (площадь, моменты инерции, постоянная кручения, площади сдвига): среднее значение концевых сечений, взвешенное по длинам участков. Собственный вес и масса определяются по этой средней площади (Раздел 8). Жёсткость балки строится не по средним значениям, а по фактическому профилю.

После сохранения определение появляется в списке библиотеки. Если в поле Показать по типу выбрать Nonprismatic, список показывает только переменные сечения.

Свойства сечения стержневого элемента: Показать по типу — Nonprismatic, в списке Var1 и выбранное CATI-DK

Рисунок 15 – Переменные сечения в библиотеке

6. Шаг 4 – Черчение балки​

6.1 Выбор сечения​

  1. В списке библиотеки окна Свойства сечения стержневого элемента выберите CATI-DK.
  2. Нажмите OK. Окно закроется, и вы вернётесь в окно Свойства пояса.

В окне Свойства пояса автоматически отмечается Полигональное сечение. В поле Выбранное сечение указывается CATI-DK, в поле Тип сечения — Nonprismatic.

Свойства пояса: ширина 30, высота 110, отмечено «Полигональное сечение», выбранное сечение CATI-DK, тип сечения Nonprismatic

Рисунок 16 – Свойства балки с назначенным переменным сечением

  • Поля Ширина пояса и Высота пояса заполняются по сечению. Для переменного сечения это размеры конечного сечения 1-го участка (в примере KO30x110 → 30 / 110). На плане балка вычерчивается с этой шириной, а анализ и проектирование используют переменный профиль.
  • Левая верхняя отметка и Правая верхняя отметка — отметки концов балки; к изменению сечения они не относятся.
  • Вариант в группе Выбор материала не меняется; материал балки определяется этой группой.

Нажмите OK.

6.2 Черчение и направление профиля​

Щёлкните на плане оба конца балки. Балка будет начерчена и показана в 3D-виде (Рисунок 1). 3D-вид вычерчивает сечение по участкам, каждый — со своими начальным и конечным сечениями; 3D-вид на главном экране и окно Трёхмерный вид используют одно и то же правило. Чтобы начертить другие балки с теми же свойствами, можно продолжать щёлкать.

осторожно

Направление профиля: 1-й конец → 2-й конец: начальное сечение 1-й строки определения приходится на 1-й конец балки (конец, к которому относится Левая верхняя отметка в окне свойств), конечное сечение последней строки — на 2-й конец (конец, к которому относится Правая верхняя отметка). Какой конец будет 1-м, определяет не направление черчения, а положение балки: у балки вдоль X и у наклонной балки 1-й конец — тот, у которого X меньше, у балки вдоль Y — тот, у которого Y больше (нижний конец на плане).

При симметричном профиле, как в примере, направление значения не имеет. При несимметричном профиле (например, у односкатной балки) проверьте направление в 3D-виде: профиль вычерчивается по участкам, начиная с 1-го конца. Если он оказался перевёрнутым, создайте второе определение с обратным порядком участков и переставленными начальными и конечными сечениями.

7. Шаг 5 – Изменение свойств​

7.1 Изменение сечения балки​

Чтобы назначить начерченной балке переменное сечение или изменить её сечение:

  1. Щёлкните балку правой кнопкой и выберите Изменить свойства балки-пояса <имя> (в примере — Изменить свойства балки-пояса HB01).
  2. В окне Свойства пояса через Выбрать сечение › Kullanıcı Tanımlı Kesit... откройте окно сечений.
  3. Выберите новое сечение и нажмите OK, затем нажмите OK в окне свойств.
Контекстное меню: Изменить свойства балки-пояса HB01
Рисунок 17 – Контекстное меню
Свойства пояса, балка HB01: Полигональное сечение, выбранное сечение CATI-DK, тип сечения Nonprismatic
Рисунок 18 – Свойства начерченной балки

Чтобы снова сделать балку призматической, отметьте Прямоугольное сечение и введите размеры либо выберите другое полигональное сечение. Если выбрано несколько балок, команда Групповое изменение свойств контекстного меню открывает то же окно для всех выбранных балок.

7.2 Редактирование определения​

Чтобы изменить участки переменного сечения, их длины или характер изменения жёсткости:

  1. Откройте окно Свойства сечения стержневого элемента (Раздел 3) и выберите определение (CATI-DK) в списке библиотеки.
  2. Нажмите Редактировать сечение выбранного стержневого элемента. Редактор откроется со строками определения.
  3. Измените строки, при необходимости воспользуйтесь кнопками Add / Delete и нажмите OK.
  4. Закройте окно сечений кнопкой OK.
осторожно

Изменение отражается на всех балках: определение общее для всех балок, которые его используют; редактирование меняет их все вместе. Чтобы изменить только некоторые балки, создайте копию определения (Раздел 7.3) и назначьте копию этим балкам.

При редактировании не меняйте имя определения: балки находят сечение по имени; если имя изменится, балки со старым именем останутся без сечения. Если нужно новое имя, создайте копию и назначьте балкам новое сечение.

Чтобы изменения перешли в проект, закройте окно сечений кнопкой OK, затем повторите анализ.

подсказка

Если вы изменили сечение участка: если отредактировать сечение, используемое как участок (например, KO30x110), жёсткость и проектирование армирования во всех переменных сечениях, где оно используется, выполняются с новым сечением. Эквивалентная площадь для собственного веса вычисляется при сохранении определения переменного сечения: после изменения сечения участка повторно сохраните переменное сечение через Редактировать сечение выбранного стержневого элемента › OK.

7.3 Копирование и удаление​

  • Копировать из существующего сечения стержня создаёт копию выбранного определения со всеми его участками. Задайте копии новое имя.
  • Удалить выбранное сечение стержня удаляет определение из библиотеки. Сечение, используемое как участок переменного сечения, удалить нельзя; программа предложит сначала изменить или удалить это определение (Раздел 9).

8. Анализ и проектирование​

Для балки переменного сечения дополнительных настроек не требуется; анализ, передача в SAP2000, проектирование и чертежи автоматически используют переменное сечение.

8.1 Конечно-элементная модель​

  • Жёсткость: в конечно-элементной модели балка — один стержень переменного сечения. Матрица жёсткости и силы защемления находятся интегрированием по профилю (см. Моделирование сборных конструкций, Раздел 3). Ось стержня — прямая линия между двумя концевыми узлами; характеристики сечения меняются вдоль этой оси.
  • Разделённая балка: в модели балка может быть разделена на несколько частей промежуточными узлами или сеткой плиты. В этом случае каждый подэлемент получает фрагмент профиля в своём собственном положении.
  • Собственный вес: суммарный собственный вес балки определяется по эквивалентной средней площади (в примере (0,15 + 0,33) / 2 = 0,24 м²) и распределяется по конечным элементам пропорционально площадям сечений: более высокая зона несёт большую нагрузку. Сумма, как и для прямоугольной балки, вычисляется по длине оси балки и удельной массе материала (в примере 0,24 м² × 15 м × 2500 кг/м³ = 9,0 т = 88,3 кН).
  • Масса: матрица масс элемента строится по собственной площади каждой части.
осторожно

Старые проекты: в версиях до V.10.1.0.0 эквивалентная площадь переменного сечения в файл не записывается, и в этих версиях у балок переменного сечения собственный вес и масса в анализ не входят. При открытии такого проекта эти значения вычисляются автоматически при первом использовании. В старых проектах с балками переменного сечения повторите анализ и проверьте результаты.

8.2 Железобетонное проектирование​

  • Армирование: арматура на изгиб рассчитывается в трёх сечениях: левый конец, середина пролёта и правый конец. Эти сечения формируются интерполяцией между углами и линиями арматуры сечений участков; поэтому схема армирования сечений участков должна быть задана (Раздел 4.3).
  • Моментная несущая способность Mr: вычисляется в шести положениях (верх/низ на левой и правой опорах, низ/верх в пролёте) по фактическому контуру сечения и принятой арматуре: эквивалентная прямоугольная эпюра напряжений по TS 500 (0,85·fcd, глубина k1·c) отсекается полигоном сечения, сталь упругопластическая, N = 0. Если расчётный момент превышает Mr, выдаётся ошибка.
  • Поперечная сила: используется тот же метод, что и для прямоугольных балок. При высоком и смешанном уровне пластичности — поперечная сила по расчёту несущей способности Ve = Vdy + (Mpi + Mpj) / ℓn (Mp = 1,4·Mr, два направления); при ограниченном уровне пластичности — Vd. Зона обжатия рассчитывается по менее выгодному из двух концевых сечений (наименьшие высота и ширина стенки), средняя зона — по сечению в середине пролёта; длина зоны обжатия 2·h принимается по большей высоте на конце.
  • Проверки: Ve (Vd) ≤ 0,85·bw·d·√fck; при ограниченном уровне пластичности дополнительно Vd ≤ 0,22·bw·d·fcd; Vr ≥ Ve; шаг хомутов, требуемый по поперечной силе, ≥ 50 мм; Md ≤ Mr. Невыполненное условие записывается как ошибка в строку балки в отчёте и в контрольный список проекта (Раздел 9).

Подробности — в Разделе 3 статьи Проектирование соединений сборных конструкций.

Окно статического анализа: анализ завершён; в списке предупреждений только сообщение об антисейсмическом шве

Рисунок 19 – Анализ примера: поскольку схемы армирования сечений участков заданы, предупреждений о переменном сечении нет (в списке только сообщение об антисейсмическом шве)

8.3 Развёртка и чертёж сечения​

На развёртке балки нижняя грань вычерчивается ломаной линией по профилю (h(x)). Хомуты вычерчиваются с высотой в месте их расположения, нижняя прямая арматура — параллельно нижней грани; длины крюков прямой арматуры принимаются по высоте концевого сечения. Вид сечения строится на станции, где на развёртке находится обозначение сечения A-A: контур сечения и точки арматуры находятся интерполяцией по сечениям участков, а в подписи указываются расстояние станции от левой оси и имя переменного сечения. Обозначение сечения также вычерчивается на всю высоту балки в этой точке.

Развёртка балки: нижняя грань — 50 см на концах, 110 см в середине; хомуты и нижняя арматура следуют нижней грани; внизу — сечение на станции 600 см от левой оси, где находится обозначение A-A

Рисунок 20 – Развёртка балки примера и сечение A-A (600 см от левой оси, h ≈ 98 см)

8.4 Верификация с помощью SAP2000​

Рама примера (две колонны 40/40, h = 6 м, балка переменного сечения 15 м) независимо построена в SAP2000 v27 с собственным определением переменного сечения SAP (Nonprismatic), и результаты сопоставлены (смещение оси отключено; в SAP собственный вес задан по фактическому распределению площади, а его сумма приравнена к значению StatiCAD; в модальном анализе коэффициенты эффективных сечений: балка 0,35, колонны 0,70):

Таблица 5 – Сравнение StatiCAD / SAP2000 (загружение G и модальный анализ)

ВеличинаStatiCADSAP2000Разница
Момент на конце балки (кН·м)−43,41−43,220,4 %
Момент в середине пролёта (кН·м)142,73143,010,2 %
Прогиб в середине пролёта (мм)5,035,111,7 %
TX (с)0,3810,3820,3 %
TY (с)0,5840,5850,1 %

9. Предупреждения и сообщения об ошибках​

Таблица 6 – Сообщения и действия

ГдеСообщениеЧто делать
Редактор, OKИмя сечения не может быть пустым.Введите имя.
Редактор, OKСечение с таким именем уже существует: <ad>Задайте другое имя.
Редактор, OK (при редактировании старого определения, в котором не осталось участков)Задайте хотя бы один участок (Add).Добавьте строку кнопкой Add и заполните её.
Редактор, OKВыберите из списка начальное и конечное сечения участка N (определённое непеременное сечение).Выберите значения ячеек из списка. Если сечения нет в библиотеке, сначала определите его (Раздел 4).
Редактор, OKДлина участка N должна быть числом больше нуля.Исправьте длину.
При выборе сечения колонны / стойкиПеременное сечение (Nonprismatic) можно назначать только балкам. Для колонны / стойки выберите призматическое сечение.Назначьте колонне призматическое сечение.
При удалении сеченияСечение <kesit> используется как участок переменного сечения <tanım>; сначала измените или удалите это определение.Сначала измените или удалите определение переменного сечения.
Список предупреждений анализаПредупреждение: не удалось определить профиль сечения N балок переменного сечения (Nonprismatic) (…); в анализе эти балки приняты призматическими. … Балки (этаж:имя): …Откройте определение сечения балок, названных в списке; проверьте, что сечения участков есть в библиотеке, а длины допустимы. Повторите анализ.
Список предупреждений анализа<kiriş> — для балки полигонального/переменного сечения не удалось определить схему армирования; задайте схему армирования железобетона в редакторе сеченияСоздайте схему армирования в каждом из сечений участков (Раздел 4.3). Повторите анализ.
Строка балки в отчёте и контрольный список проекта… расчётный момент Md=… кН·м превышает моментную несущую способность Mr=… кН·м при принятой арматуреУвеличьте армирование или сечение.
Строка балки в отчёте и контрольный список проекта… поперечная сила … превышает верхний предел 0,85*bw*d*sqrt(fck)=… кН (TBDY, п. 7.4.5.4); при ограниченной пластичности также 0,22*bw*d*fcd (TS 500, п. 8.1.5)Увеличьте сечение (особенно высоту концевого сечения или ширину стенки).
Строка балки в отчёте и контрольный список проекта… несущая способность опорной зоны по поперечной силе Vr=… кН меньше расчётной поперечной силы … кН; или требуемый шаг хомутов меньше 50 ммУвеличьте диаметр или число ветвей хомутов либо сечение.

10. Ограничения и советы​

  • Только балки: переменное сечение нельзя назначать колоннам и стойкам.
  • Ширина на плане принимается по конечному сечению 1-го участка (Раздел 6.1).
  • Отчёт: в сведениях о сечении в отчёте показывается только первый участок переменного сечения.
  • Суммарный собственный вес: в определениях, где сочетаются участки Absolute и Variable, эквивалентная средняя площадь приближённая, поскольку фактическая длина участков Variable зависит от балки. Распределение и жёсткость от этого приближения не зависят.
  • Развёртка: вид сечения вычерчивается на одной станции (в месте обозначения A-A); развёртка хомутов и ведомость объёмов выполняются по одной длине хомута (значение Высота пояса балки), хотя в действительности длина хомута меняется по длине балки. Высоты отгибов принимаются по концевому сечению.
  • Изменение имени: если при редактировании изменить имя определения, балки не обновляются (Раздел 7.2).
  • Библиотека: определения сохраняются в библиотеке сечений и могут быть выбраны во всех проектах.

Модель и исходные данные в примере носят иллюстративный характер; за правильность сечений, нагрузок и результатов отвечает ответственный инженер проекта.