Расчет произвольных ж/б нормальных сечений по нелинейной деформационной модели
*****
Если Вам понравилась программа, и возникло желание отблагодарить автора, то рекомендуется не сдерживать свой порыв.
Номер Яндекс-кошелька: 410012831017095 (money.yandex.ru/to/410012831017095)
*****
Данный макрос в Excel - это расчет произвольных нормальных железобетонных сечений, выполненных в программе AutoCAD по нелинейной деформационной модели (Mx,My,N).
Сечение может быть произвольной формы. В процессе расчета устанавливаются такие параметры сечения как:
- относительные деформации;
- напряжения в бетоне и арматуре;
- кривизны и начальные относительные деформации;
- габариты сжатой зоны;
- жесткости сечения.
В основе работы макроса – нелинейная деформационная модель железобетона по СП 63.13330.2012. Используются различные диаграммы работы материала. Порядок работы программы – определение относительных деформаций материалов в сечении и для получения внутренних усилий равным внешним. Алгоритм работы предложен уважаемым palexxvlad и доступен по ссылке: http://forum.dwg.ru/showpost.php?p=1237010&postcount=261
Видео-примеры работы программы доступны по ссылкам:
http://youtu.be/RWnAb5qBxSs
http://youtu.be/Z-C1JNSWyu0
http://youtu.be/azILMviAur8
http://youtu.be/vL0I-j6z6uI
Важно: в случае, если Excel не может подключится к установленному AutoCAD, то необходимо добавить библиотеку в References. Как это сделать, смотрите по ссылке: http://youtu.be/OPFkim4vrjM
Важно: Если у вас при работе программа выдает сообщение: "При выполнении произошла ошибка номер 1004", то необходимо перейти в Excel на вкладку Рецензирование и Нажать на кнопку "Снять защиту листа": https://cloud.mail.ru/public/afc5b17f265e/Снимок.PNG
Буду рад услышать отзывы и комментарии.
Обновления от 07 декабря 2014 года:
Добавилось:
+ Двухлинейная диаграмма бетона
+ Криволинейная диаграмма бетона по Приложению Г к СП 63.13330.2012 (спасибо Scoody)
+ Трехлинейная диаграмма арматуры
+ Отображение счетчика для ресурсоемких операций (получение геометрии и расчет)
+ Новый режим визуализации – «столбики», позволяет наглядно отображать информацию о напряжениях в бетоне, а также относительных деформациях по сечению.
+ Для удобства пользователей сделаны версии для 2012, 2013, 2014 и 2015 версий AutoCAD без необходимости предварительной настройки
Исправлено:
• Некоторые неточности для деформаций бетона в зависимости от влажности окружающей среды
• Доработано поведение растянутого бетона в случае, когда его относительная деформация превышает предельную – в этом случае напряжение в нем принимается равным нулю, данный элемент рассматривается как элемент с трещиной (спасибо qiqimora).
• Для арматуры класса А500 и В500 учтено различное сопротивление на сжатие для непродолжительного действия нагрузок
Видео-демонстрация доступна по ссылке: http://youtu.be/E86JEFGN_9c
Обновления от 14 декабря 2014 года:
Добавилось:
+ Результаты расчета разбиты по категориям, для неокончательных результатов применяется специальное форматирование
+ Добавлены дополнительные и промежуточные результаты расчетов: площади бетона и арматуры, площадь сжатого и растянутого бетона и арматуры, моменты инерции бетона и арматуры, момент инерции приведенного сечения и т.п.
+ Учет продольного изгиба и случайного эксцентриситета для внецентренно-сжатых элементов по недеформированной схеме
+ Пакетный расчет с пользовательскими входными/выходными параметрами (спасибо Romanich)
Исправлено:
• Уточнена криволинейная диаграмма деформирования растянутого бетона в зависимости от высоты сечения
Видео-демонстрация доступна по ссылке: http://youtu.be/vL0I-j6z6uI
Обновления от 16 декабря 2014 года.
Исправлено:
• Исправлен учет положений учета положений п. 8.1.30 СП 63.13330.2012 и п. 6.2.31 СП 52-101-2003 – в случае, когда в сечении распределены деформации только одного знака (спасибо qiqimora).
Обновления от 22 декабря 2014 года.
Добавилось:
+ Отображение диаграмм состояния материалов: бетон и арматура (спасибо swell{d})
+ Значения напряжений и относительных деформаций отображаются разными цветом в зависимости от величины – положительное или отрицательное (спасибо swell{d})
Версия от 08 января 2015 года.
Добавилось:
+ Вычисление напряжений и относительных деформаций в любой точке сечения. Для этого необходимо разместить точки (points) в AutoCAD и расположить их в слоях: Concrete_points для точек «бетона» сечения и Reinf_points для точек «арматуры» сечения. После этого можно вычислять относительные деформации и напряжения в этих точках (спасибо qiqimora)
+ Добавлена возможность графического отображения усилий в арматуре
+ Количество элементов сечения увеличено до 10000
Исправлено:
• Исправлено вычисление площади сжатого бетона и сжатой арматуры
Версия от 17 января 2015 года
Добавилось:
+ Возможность задавать пользовательский материал, работающий по диаграмме Прандля. Для материала задаются расчетные сопротивления растяжению и сжатию, модуль упругости, предельные деформации растяжения и сжатия. Возможна работа материала только на растяжение или сжатие. Таким образом, для расчета сечения можно задавать другой класс арматуры или стальные элементы (т.н. «жесткое» армирование). Элементы материала размещаются в слое User, контрольные точки в слое User_points
+ Добавлена возможность определять центр тяжести сечения с учетом удельного веса материалов, составляющих сечение (актуально для сильноармированных сечений с несимметричным армированием)
+ Систематизированы верификационные примеры и добавлены новые: расчет сечения с жестким армированием и определение усилий в фундаментных болтах
+ Увеличена скорость работы макроса с AutoCAD
Исправлено:
• Исправлено расчетное сопротивление бетона класса B15 (корректное значение 8.5 МПа, было 7.5 МПа)
Версия от 25 июня 2015 года
Исправлено:
• Исправлено отображение значений относительных деформаций при различных величинах множителя
Версия от 30 декабря 2015 года
Добавилось:
+ Возможность задавать преднапряженную арматуру (спасибо v.psk). Арматура задается в слое Prestress
+ Автоматический выбор диаграммы деформирования арматуры (физический или условный предел текучести)
+ Добавлены новые классы арматуры согласно СП 63.13330.2012
+ Программа актуализирована согласно СП 63.13330.2012
+ Добавлены новые верификационные примеры – расчет сечений с преднапряженной арматурой
Исправлено:
• Незначительные ошибки, возникающие в ходе работы программы
Версия от 15 июля 2016 года
Добавилось:
+ Возможность учета косвенного армирования согласно Приложению К СП 63.13330.2012
+ Добавлены ссылки на пункты, формулы и таблицы СП 63.13330.2012
Исправлено:
• Откорректировано назначение коэффициента γsp для предварительно напряженной арматуры (спасибо Чужой).
• Незначительные ошибки, возникающие в ходе работы программы
Версия от 19 июля 2016 года
Добавилось:
+ Количество выходных параметров пакетного расчета увеличено до шести (спасибо Чужой).
+ Увеличена скорость расчета
Исправлено:
• Внесены корректировки в расчет элементов с предварительным напряжением (спасибо Чужой).
Версия от 01 сентября 2016 года
Исправлено:
• Учтено требование СП 63.13330.2012 по использованию Eb,red при вычислении νbi при использовании двухлинейной диаграммы бетона (спасибо hungry_Duck)
• Исправлены ошибки и неточности оформления
Версия от 21 января 2017 года
Исправлено:
• Функция итерационного решения доработана таким образом, чтобы избежать «зацикливания» решения, возникающего в некоторых случаях
• Исправлены некоторые неточности, которые могли возникать при расчете сечений с пользовательским материалов с преднапряжением
Версия от 17 января 2018 года
Исправлено:
• Добавлено ограничение на максимальное значение относительного эксцентриситета продольной силы (не более 1.5), впервые введенное в СП 63.13330.2012 (спасибо Romanich)
Версия от 05 сентября 2018 года
Исправлено:
• Исправлена ошибка, которая в некоторых случаях могла приводить к неверному построению диаграмм работы материалов
• Добавлены версии для работы с AutoCAD 2016 и AutoCAD 2017
• Исправлены некоторые неточности, которые могли возникать при расчете сечений с пользовательским материалов с преднапряжением (спасибо radistMorze)
• Внесены исправления в модуль расчета; в некоторых случаях решение могло ошибочно приостанавливаться в результате зацикливания
Версия от 15 января 2019 года
Исправлено:
• Исправлена ошибка отображения пользовательского материала с деформациями сжатия больше предельных (спасибо Poreth)
Версия от 26 декабря 2019 года
Исправлено:
• Исправлена ошибка определения площади приведенного сечения при применении предварительно-напряженной арматуры. Данный параметр не влиял на результаты расчета, а отображался справочно (спасибо Константину Королеву)
Если Вам понравилась программа, и возникло желание отблагодарить автора, то рекомендуется не сдерживать свой порыв.
Номер Яндекс-кошелька: 410012831017095 (money.yandex.ru/to/410012831017095)
*****
Данный макрос в Excel - это расчет произвольных нормальных железобетонных сечений, выполненных в программе AutoCAD по нелинейной деформационной модели (Mx,My,N).
Сечение может быть произвольной формы. В процессе расчета устанавливаются такие параметры сечения как:
- относительные деформации;
- напряжения в бетоне и арматуре;
- кривизны и начальные относительные деформации;
- габариты сжатой зоны;
- жесткости сечения.
В основе работы макроса – нелинейная деформационная модель железобетона по СП 63.13330.2012. Используются различные диаграммы работы материала. Порядок работы программы – определение относительных деформаций материалов в сечении и для получения внутренних усилий равным внешним. Алгоритм работы предложен уважаемым palexxvlad и доступен по ссылке: http://forum.dwg.ru/showpost.php?p=1237010&postcount=261
Видео-примеры работы программы доступны по ссылкам:
http://youtu.be/RWnAb5qBxSs
http://youtu.be/Z-C1JNSWyu0
http://youtu.be/azILMviAur8
http://youtu.be/vL0I-j6z6uI
Важно: в случае, если Excel не может подключится к установленному AutoCAD, то необходимо добавить библиотеку в References. Как это сделать, смотрите по ссылке: http://youtu.be/OPFkim4vrjM
Важно: Если у вас при работе программа выдает сообщение: "При выполнении произошла ошибка номер 1004", то необходимо перейти в Excel на вкладку Рецензирование и Нажать на кнопку "Снять защиту листа": https://cloud.mail.ru/public/afc5b17f265e/Снимок.PNG
Буду рад услышать отзывы и комментарии.
Обновления от 07 декабря 2014 года:
Добавилось:
+ Двухлинейная диаграмма бетона
+ Криволинейная диаграмма бетона по Приложению Г к СП 63.13330.2012 (спасибо Scoody)
+ Трехлинейная диаграмма арматуры
+ Отображение счетчика для ресурсоемких операций (получение геометрии и расчет)
+ Новый режим визуализации – «столбики», позволяет наглядно отображать информацию о напряжениях в бетоне, а также относительных деформациях по сечению.
+ Для удобства пользователей сделаны версии для 2012, 2013, 2014 и 2015 версий AutoCAD без необходимости предварительной настройки
Исправлено:
• Некоторые неточности для деформаций бетона в зависимости от влажности окружающей среды
• Доработано поведение растянутого бетона в случае, когда его относительная деформация превышает предельную – в этом случае напряжение в нем принимается равным нулю, данный элемент рассматривается как элемент с трещиной (спасибо qiqimora).
• Для арматуры класса А500 и В500 учтено различное сопротивление на сжатие для непродолжительного действия нагрузок
Видео-демонстрация доступна по ссылке: http://youtu.be/E86JEFGN_9c
Обновления от 14 декабря 2014 года:
Добавилось:
+ Результаты расчета разбиты по категориям, для неокончательных результатов применяется специальное форматирование
+ Добавлены дополнительные и промежуточные результаты расчетов: площади бетона и арматуры, площадь сжатого и растянутого бетона и арматуры, моменты инерции бетона и арматуры, момент инерции приведенного сечения и т.п.
+ Учет продольного изгиба и случайного эксцентриситета для внецентренно-сжатых элементов по недеформированной схеме
+ Пакетный расчет с пользовательскими входными/выходными параметрами (спасибо Romanich)
Исправлено:
• Уточнена криволинейная диаграмма деформирования растянутого бетона в зависимости от высоты сечения
Видео-демонстрация доступна по ссылке: http://youtu.be/vL0I-j6z6uI
Обновления от 16 декабря 2014 года.
Исправлено:
• Исправлен учет положений учета положений п. 8.1.30 СП 63.13330.2012 и п. 6.2.31 СП 52-101-2003 – в случае, когда в сечении распределены деформации только одного знака (спасибо qiqimora).
Обновления от 22 декабря 2014 года.
Добавилось:
+ Отображение диаграмм состояния материалов: бетон и арматура (спасибо swell{d})
+ Значения напряжений и относительных деформаций отображаются разными цветом в зависимости от величины – положительное или отрицательное (спасибо swell{d})
Версия от 08 января 2015 года.
Добавилось:
+ Вычисление напряжений и относительных деформаций в любой точке сечения. Для этого необходимо разместить точки (points) в AutoCAD и расположить их в слоях: Concrete_points для точек «бетона» сечения и Reinf_points для точек «арматуры» сечения. После этого можно вычислять относительные деформации и напряжения в этих точках (спасибо qiqimora)
+ Добавлена возможность графического отображения усилий в арматуре
+ Количество элементов сечения увеличено до 10000
Исправлено:
• Исправлено вычисление площади сжатого бетона и сжатой арматуры
Версия от 17 января 2015 года
Добавилось:
+ Возможность задавать пользовательский материал, работающий по диаграмме Прандля. Для материала задаются расчетные сопротивления растяжению и сжатию, модуль упругости, предельные деформации растяжения и сжатия. Возможна работа материала только на растяжение или сжатие. Таким образом, для расчета сечения можно задавать другой класс арматуры или стальные элементы (т.н. «жесткое» армирование). Элементы материала размещаются в слое User, контрольные точки в слое User_points
+ Добавлена возможность определять центр тяжести сечения с учетом удельного веса материалов, составляющих сечение (актуально для сильноармированных сечений с несимметричным армированием)
+ Систематизированы верификационные примеры и добавлены новые: расчет сечения с жестким армированием и определение усилий в фундаментных болтах
+ Увеличена скорость работы макроса с AutoCAD
Исправлено:
• Исправлено расчетное сопротивление бетона класса B15 (корректное значение 8.5 МПа, было 7.5 МПа)
Версия от 25 июня 2015 года
Исправлено:
• Исправлено отображение значений относительных деформаций при различных величинах множителя
Версия от 30 декабря 2015 года
Добавилось:
+ Возможность задавать преднапряженную арматуру (спасибо v.psk). Арматура задается в слое Prestress
+ Автоматический выбор диаграммы деформирования арматуры (физический или условный предел текучести)
+ Добавлены новые классы арматуры согласно СП 63.13330.2012
+ Программа актуализирована согласно СП 63.13330.2012
+ Добавлены новые верификационные примеры – расчет сечений с преднапряженной арматурой
Исправлено:
• Незначительные ошибки, возникающие в ходе работы программы
Версия от 15 июля 2016 года
Добавилось:
+ Возможность учета косвенного армирования согласно Приложению К СП 63.13330.2012
+ Добавлены ссылки на пункты, формулы и таблицы СП 63.13330.2012
Исправлено:
• Откорректировано назначение коэффициента γsp для предварительно напряженной арматуры (спасибо Чужой).
• Незначительные ошибки, возникающие в ходе работы программы
Версия от 19 июля 2016 года
Добавилось:
+ Количество выходных параметров пакетного расчета увеличено до шести (спасибо Чужой).
+ Увеличена скорость расчета
Исправлено:
• Внесены корректировки в расчет элементов с предварительным напряжением (спасибо Чужой).
Версия от 01 сентября 2016 года
Исправлено:
• Учтено требование СП 63.13330.2012 по использованию Eb,red при вычислении νbi при использовании двухлинейной диаграммы бетона (спасибо hungry_Duck)
• Исправлены ошибки и неточности оформления
Версия от 21 января 2017 года
Исправлено:
• Функция итерационного решения доработана таким образом, чтобы избежать «зацикливания» решения, возникающего в некоторых случаях
• Исправлены некоторые неточности, которые могли возникать при расчете сечений с пользовательским материалов с преднапряжением
Версия от 17 января 2018 года
Исправлено:
• Добавлено ограничение на максимальное значение относительного эксцентриситета продольной силы (не более 1.5), впервые введенное в СП 63.13330.2012 (спасибо Romanich)
Версия от 05 сентября 2018 года
Исправлено:
• Исправлена ошибка, которая в некоторых случаях могла приводить к неверному построению диаграмм работы материалов
• Добавлены версии для работы с AutoCAD 2016 и AutoCAD 2017
• Исправлены некоторые неточности, которые могли возникать при расчете сечений с пользовательским материалов с преднапряжением (спасибо radistMorze)
• Внесены исправления в модуль расчета; в некоторых случаях решение могло ошибочно приостанавливаться в результате зацикливания
Версия от 15 января 2019 года
Исправлено:
• Исправлена ошибка отображения пользовательского материала с деформациями сжатия больше предельных (спасибо Poreth)
Версия от 26 декабря 2019 года
Исправлено:
• Исправлена ошибка определения площади приведенного сечения при применении предварительно-напряженной арматуры. Данный параметр не влиял на результаты расчета, а отображался справочно (спасибо Константину Королеву)
Комментарии
Авторизоваться
Производится итерационный расчет системы уравнений согласно п. 8.1.20-8.1.25 СП 63.13330.2018. Если Вам интересно, то можете просмотреть функции расчета в макросах к файлу Excel (в двух словах это не объяснить).
Общий алгоритм по этой ссылке: https://forum.dwg.ru/showpost.php?p=1237010&postcount=261
Тема трещиностойкости – да, не затронута, так как это существенно переусложнило структура файла из-за обилия разного рода эмпирических усилий. Например, что считать «высотой растянутой зоны бетона» (п. 8.2.17) при двухосном изгибе и неправильной форме сечения? Какие величины принимать для «напряжений в продольной арматуре сразу после образования трещин» - для каких усилий они должны быть вычислены для внецентренно-сжатого элемента с косым изгибом? И тому подобные вопросы, которые существенно более дискуссионны – поэтому лучше, если специалист, выполняющий расчет, сам будет контролировать данные параметры; создание универсальной программы тут ни к чему.
При этом не стоит считать, что моя программа полностью бесполезна при расчете трещин – напротив, она помогает определить такие важные параметры, как напряжения в арматуре, площадь растянутого бетона, площадь растянутой арматуры, моменты трещинообразования и т.д.
Методика понятна. Единственное уточнение, точность расчета, указанная в ячейках D3 или E3 - это и есть допустимая точность сходимости заданных усилий с окончательными из ф-л 8.26...8.28?
У Вас в формулах 6.11 и 6.12 (ячейка D48) при расчете ЭпсилонS0 не учтено, что арматура может ещё и СЖИМАТЬСЯ. В формулу ячейки подставлено только значение Rs (сопротивление растяжению), но нет Rsc (сопротивление сжатию). На мой взгляд, всё-таки должны стоять и значения Rsc (для сжатия), так как в п.6.2.13 абз.3 сказано, что "Диаграммы состояния арматуры при растяжении и сжатии принимают одинаковыми, с учетом нормируемых расчетных сопротивлений арматуры растяжению и сжатию."
Для арматуры, работающей по трехлинейной диаграмме этот момент наиболее ощутим, так как сопротивления растяжению и сжатию сильно разнятся. Например разница расчетных сопротивлений растяжению и сжатию для класса арматуры К1600 соответственно составляет Rs=1390 и Rsc=500 (расхождение почти в 3 раза). Для арматуры, работающей по двухлинейной диаграмме в интервале ЭпсилонS0…ЭпсилонS2, это тоже актуально, но практически не ощутимо (только если для класса B500, хотя и там расхождения Rs и Rsc мизерные).
Приведу пример с вышеупомянутой арматурой.
Действие нагрузки - продолжительное,
Арматура НЕнапрягаемая класса K1600 (работает по трехлинейной диаграмме),
Применяем формулу 6.12
Для растяжения ЭпсилонS0 = Rs / Es + 0,002 = 1390 / 195000 + 0,002 = 0,00913
Для сжатия ЭпсилонS0 = Rsc / Es + 0,002 = 500 / 195000 + 0,002 = 0,00456
В ячейку I173 начинаю подставлять значения ЭпсилонSj в интервале от ЭпсилонS1=-0,00231 до ЭпсилонS2=-0,015.
Подставляем к примеру значение -0,006.
В ячейке N173 (где применена формула 6.16) получаем:
По Вашему расчету СигмаS = -477,068,
По моему расчету СигмаS = -531,818.
(531-477)/477=11,3%.
Ещё раз должен подчеркнуть, ни в коем случае не претендую на высказывание истины в последней инстанции, искать и находить ошибки не было моей целью. Если что-то, где-то не сходилось, то искал ошибку у себя. Вами проделана огромная работа, за что Вам Большая Благодарность.
С Уважением...
В подтверждение.
1. Вырезка из макроса "e_calc = e + (PreStress * gammaSP) / Es"
2. Если в программе посчитать любое сечение с предварительно напрягаемой арматурой, в одном варианте задав любое положительное напряжение от предварительного натяжения (яч.D54), а в другом приняв его равным "0", то значения относительных деформ. и напряжений в ячейках P173... и K173... , будут разными. Уже один этот факт говорит о том, что предварительное натяжение "сидит" в них и учитывается в расчете макроса.
(Тем более по логике, если в формулу 9.35 в знаменатель и добавлять отн.деф. от предв.натяжения, тогда и в числитель нужно добавлять напряжение от предв.натяжения.)
Возможно я не прав и что-то не учёл. Если будет время - напишите.
С Уважением...
Кто-нибудь занимался переводом программы в нанокад?
Здравствуйте. Спасибо за макрос. В вашем макросе есть возможность учесть расстояние от точки приложения продольной силы N до соответствующих осей? Это влияет на определение изгибающих моментов от внешней нагрузки (формулы 8.33-8.34 СП 63.13330.2018)
Добрый день! Спасибо Вам за отзыв!
Нет, такой возможности нет, это необходимо учитывать корректировкой величин изгибающих моментов.
Впрочем, при расчете в Excel это не представляет сложности, на мой взгляд.
Ошибка в версии 2019:
Microsoft Visual Basic for Applications
Compile error:
Can t find project or library
И выделена строка в коде: Public objApp As AcadApplication
Галочка с библиотеки слетела, если её нажать, вылезает такая ошибка:
Microsoft Visual Basic for Applications
Name conflicts with existing module, project, or object library
И она все равно пропадает
В версии 2016:
Ошибка
При выполнении возникла ошибка номер -2145320934
Хотя там галочка на библиотеке стоит...