Structural Blog

Проверка прочности, напряжения и концентраторы | мой первый проект на фрилансе

В предыдущем посте серии рассказывал о проекте и расчетной модели моста. Сегодня поделюсь результатами, а именно — остановлюсь на прочности.

В нормативных документах (СП 16, СП 35) отсутствуют методы проверки прочности конструкций такой причудливой формы.

В подобных случаях используют общие теории прочности материала. В случае стальных конструкций обычно применяется четвертая (энергетическая) теория прочности Губера-Ми­зе­са-Генки.

Суть таких теорий в том, что сложное НДС сводится к одной скалярной величине, которую называют эквивалентным напряжением. Для проверки прочности это напряжение сравнивают с предельным (для стали — с пределом текучести).

Считается, что если эквивалентные напряжения Мизеса достигают предела текучести стали, начинают возникать пластические деформации. Другими словами, материал начинает работать за пределами линейно-упругой зоны. Но это еще не разрушение! И вот тут начинается зона неопределенности: а можно ли допускать пластические деформации. Если да, то насколько большой может быть область их распространения?

В нормативке нет прямого ответа на эти вопросы, зато их очень подробно и понятно разобрал Андрей Голенкин в своем цикле лекций «Пластика и точка».

В карточках я привел пример с концентратором напряжений в зоне отверстий. Проектируя консервативно, следовало бы увеличить толщину листа примерно в 1.5 раз, чтобы избежать локальных зон развития пластики. Однако я склонился к их допущению, т.к. в районе концентратора есть материал, куда эти напряжения в итоге перераспределятся, и ничего страшного не будет.

Несмотря на допущение пластики, были приняты меры по уменьшению напряжений в зонах концентрации:

1. Я оптимизировал форму отверстий. Изначально они были круглые, с переходом на овальную форму уменьшилось значение коэффициента концентрации
2. В пределах ослабленного сечения были введены пластины усиления, увеличивающие площадь сечения и уменьшающие средние напряжения по сечению.

Расчетная модель | Мой первый проект на фрилансе

В предыдущем посте серии поделился, как взял на фриланс расчет проекта усиления моста. Сегодня расскажу про сам проект и расчетную модель.

Основные этапы работы, которые мне предстояло выполнить по договору:

1. Моделирование процесса возведения до текущего момента времени (чтобы определить текущее НДС элементов на момент перед продолжением работ)
2. Моделирование процесса «разгибания» моста в обратную сторону. Для этого предполагалось использовать мощные домкраты, которые воздействовали бы на пролетное строение снизу рядом с одной из опор
3. Моделирование процесса усиления моста после его подъема, дальнейших этапов монтажа и подбор необходимой конфигурации усиления
4. Подготовка расчетного тома для прохождения экспертизы

Само пролетное строение состояло из 2-х главных балок переменного сечения, объединенных сверху сплошной ортотропной плитой с ребрами жесткости.

Снизу пролетное строение предполагалось усиливать конструкцией, состоящей из 2-х продольных ребер, соединенных сплошной плитой, и поперечных ребер, обеспечивающих жесткость и устойчивость продольных.

Левая опора моста была задумана как жестко-защемленная. Опорный момент воспринимался парой сил, возникающих в растянутой оттяжке и 2-х сжатых упорах. Правая опора — шарнирно-подвижная.

И, наконец, в последнюю очередь монтировалась декоративная пространственная металлоконструкция. Она минимально, но все же включалась в совместную работу с пролетным строением, и их взаимное влияние друг на друга нужно было учесть.

Изначально я начал работать со стержневой моделью, однако скоро стало понятно, что ее возможностей не хватает, и перешел на оболочковую. Это позволило:

• более точно и явно моделировать этапность (всего в расчет было включено около 50 монтажных стадий!)
• детализировать модель (включать смотровые отверстия и т.д.)
• более точно анализировать устойчивость элементов

В следующий раз расскажу о результатах анализа и интересных моментах, возникших в этой работе.

Начало истории | Мой первый проект на фрилансе

Недавно я писал о том, что завершил работу над крупным проектом на фрилансе, и обещал рассказать об этом. Этот пост — первый в серии, в которой раскрою как коммуникативную сторону этого проекта (отношения с клиентом), так и техническую (расчеты, результаты, полезные уроки).

Началось все с того, что клиенты искали хорошего специалиста для выполнения расчетов, связанных с проектом усиления моста.

Мост к тому моменту был наполовину построен, но из-за череды ошибок проектировщиков и строителей работы были приостановлены. Прогибы в пролете уже значительно превышали допустимые. Требовалось выполнить проект усиления, которое позволило бы компенсировать все накопленные ранее ошибки, компенсировать текущий прогиб и повысить жесткость пролетного строения таким образом, чтобы в конце монтажа прогибы остались в допустимых пределах.

Ко мне обратились по знакомству, как к специалисту по SOFiSTiK. Расчеты требовалось выполнить именно в этой программе, т.к. более простое ПО просто не подошло бы по причине сложности расчетов.

Я согласился не сразу. Сначала взвешивал все риски, возможные трудности и оценивал, насколько моих навыков хватает для этой работы. Все выглядело очень сложным, но я в целом понимал, как решать эту задачу.

С мостами я до этого не работал, но сказал себе, что это просто большая балка, а балки я считать умел.

Главным драйвером для меня стала возможность получить ценный опыт и достойная оплата. О цене мы договорились довольно просто — я сразу спросил, каков бюджет. Тогда заказчики поступили добросовестно и сразу предложили хорошую сумму, которая позволила бы мне на следующие 6 месяцев удвоить получаемый на тот момент ежемесячный доход.

Мы подписали договор, в котором учли разбиение всех оплат на 5 этапов, что считаю очень правильной практикой, которая делает работу более безопасной с обеих сторон.

В следующих постах расскажу о самом проекте и полезных уроках, которые извлек из этой работы. Если интересно видеть продолжение — накидайте 🔥.

Сегодня о том, как обстоят дела с блогом и фрилансом!

Саморефлексия | Часть 2

• Про блог

Он остается для меня самой сложной сферой, но я не опускаю руки. Вижу большой потенциал развития, но чтобы его реализовать, нужно много усердия и дисциплины. А их иногда не хватает с учетом работы и других личных дел. Любимая жена помогает и поддерживает в этом ❤️. Вы тоже можете внести свой вклад, проявляя активность в ответ на мои публикации.

• Про фриланс

Недавно завершил проект расчета моста, которым занимался 6 месяцев. Получилась очень интересная работа, которая принесла дополнительный заработок с семизначное число рублей. Главные мои достижения в этой проекте, как я считаю, — это выстраивание эффективных отношений с заказчиком, грамотная декомпозиция и планирование, а также смелость идти туда, где сложно и сперва непонятно. Много рассказывать об этом проекте я пока не могу по договоренности с клиентом, но кое-чем скоро поделюсь!

Фиксирую и делюсь своими мыслями о жизни на Бали и своей работе.

Саморефлексия | Часть 1

• Про Бали

Мне тут нравится, и покидать это место совсем не хочется. Я привык к этой деревенской атмосфере, когда все дома не выше 3 этажей, просыпаться под пение петухов, ездить на байке и встречать закаты на берегу океана. Вместе с этим очень хочется вернуться в Питер хотя бы на время, но складывается впечатление, что сейчас риски слишком высоки.

• Про работу

Продолжается мой путь в компании АПЕКС. За 4 с лишним года там я прошел путь от инженера-конструктора до главного специалиста по автоматизации расчетов. Как это произошло? Я просто всегда иду в ту сторону, где интересно и где чувствую, что вклад моих усилий может принести наибольшую пользу.

Осенью у меня появилась талантливая помощница, и я начал развивать управленческие навыки с той целью, чтобы направлять ее работу в продуктивное русло и выстраивать стратегию нашей работы. Сейчас я работаю над шаблонами SOFiSTiK, вместе с командой разработчиков создаю программу для конструктивных расчетов (как нормкад или статика, только круче).

Много внимания уделяю внутреннему образованию в компании. Недавно завершил проведение первого потока углубленного обучения по SOFiSTiK для конструкторов. В первой группе было 12 человек, в списке предзаписи еще 40! Я поставил сложную задачу — всего за 6 занятий по 1.5 часа научить людей уверенно работать в программе и решать нестандартные задачи. Соотношение время / польза получилось на высоте, и это моя маленькая гордость!

Уже 7 месяцев я живу на Бали, и сейчас хочется зафиксировать итоги этого периода жизни и поделиться с вами.

Нелинейная пониженная жесткость ж/б конструкций | Итоги и ваши вопросы

В предыдущей серии постов я систематично разобрал одну из самых актуальных и вместе с тем неоднозначных тем в области расчетов железобетонных конструкций — учет нелинейного характера поведения железобетона в ходе конечно-элементного моделирования.

Когда я учился и выполнял курсовые проекты в лире или скаде, нам никто не рассказывал об этом. Наверно, преподаватели упрощали себе жизнь) Но когда я начал практиковать, то мне быстро объяснили, что это мастхэв, как говорится. Поэтому чем раньше вы разберетесь с этой темой, тем быстрее будет происходить ваш рост как специалиста.

• Нелинейная пониженная жесткость ж/б конструкций — тут я начал с понятий и сути вопроса
• Применение условных понижающих коэффициентов — разобрал первый практический метод учета нелинейных эффектов
• Физическая нелинейность — разобрал второй практический метод учета нелинейных эффектов
• Как (не) ошибиться при расчете прогибов — сформулировал критерии, когда нужно использовать физическую нелинейность, а когда достаточно применить понижающие коэффициенты
• Про «‎авторские» методики расчета — рассмотрел риски, связанные с отклонением от рекомендаций норм

Как вам такой формат в моем исполнении? Интересно было? Если да, закидайте меня огнями 🔥

Также в завершение темы предлагаю вам накидать в комментарии вопросов по ней! Если будет хотя бы несколько интересных, то я опубликую ответы на них в формате отдельного поста.

Про «‎авторские методики расчета»

Иногда в среде инженеров рассуждают, можно ли пользоваться «более точными» коэффициентами понижения жесткости по рекомендациям зарубежных норм (EN, ACI и др.) вместо того, что приведено в СП 430.1325800.2018.

Например, вместо 0.3 для всего перекрытия взять 0.25 для плитной части и 0.35 для балок.

Главный довод «за» — что они более точно отражают реальное поведение конструкций. И я с этим согласен!

Но есть и другая сторона этого вопроса: зачастую в службе заказчика есть специалисты, выполняющие независимые расчеты и проверяющие проектировщиков. Или это делает НТС (научно-техническое сопровождение).

Если при сравнении результатов выясняется, что одна команда работала в рамках действующих норм, а другая использовала свои «авторские методы» — то первая будет всегда права, а для второй это ведет к репутационным и финансовым рискам.

Вывод:

При выполнении расчетов зачастую важно, чтобы полученные результаты могли воспроизвести сторонние проверяющие специалисты. Расхождения, особенно влияющие на стоимость и качество проекта, всегда ведут к разбирательствам, заканчивающихся в лучшую сторону для тех, кто соблюдал действующие нормы.