Ввод боковых опор и их воздействия в модуле RF-/STEEL EC3

В нашей статье на конкретном примере поясняется ввод этих решающих параметров, а также объясняется их воздействие на результаты расчета. Рассмотрим более подробно следующую конструкцию.

Конструкция

Конструктивная система

Конструкция представляет собой стальную балку длиной 6 м с вилообразным захватом на обоих концах. В середине стержня, перпендикулярно ему, установлен соединительный стержень. Он не вводит силы в конструкцию, а служит только опорой, сдерживающей боковое выпучивание. Главная балка повергается одноосному изгибу и сжатию.

Расчет выполнен в модуле RF-/STEEL EC3. Основное внимание уделим расчету по пункту 6.3.3, который определяет расчет однородных элементов конструкции, подвергающихся изгибу и сжатию. Рассмотрим несколько характерных случаев, у которых определим граничные условия. Цель состоит в том, чтобы показать влияние вводимых данных на расчет. Зададим у главной балки группу стержней, которую выберем для расчета. Поскольку в программе изначально всегда задана однопролетная балка с вилообразным захватом, независимо от конкретного случая, для вертикального изгиба задана правильная длина стержня 6 м.

Анализ характерных случаев

Случай 1: Расчет группы стержней без промежуточных опор

В первом случае мы не будем учитывать боковую опору. Задание настроек вручную не требуется. У полезной длины в расчет включена величина 6 м, которая была установлена автоматически.

Окно "1.4 Промежуточные боковые ограничители"

Окно для ввода боковых промежуточных опор также останется без изменений.

Окно "1.6 Полезные длины - группы стержней"

Для сравнения результатов возьмем упругую критическую силу при изгибе вокруг оси z - N_cr,z, а также упругий критический момент при продольном изгибе с кручением M_cr. Эти промежуточные результаты являются решающими при расчете коэффициентов ослабления Χ_z и Χ_LT, а также коэффициентов взаимодействия k_yz и k_zz, которые включены в конечный расчет по пункту 6.3.3. В случае 1 они равны:

N_cr,z = 347,6 кН
M_cr = 78,7 кНм
использование = 99%

Случай 2: Расчет группы стрежней с откорректированной полезной длиной L_cr,z = 0,5 ⋅ L

В случае 2 нужно принять во внимание то, что главная балка, благодаря соединительному стержню, не будет изгибаться вокруг оси z по всей ее длине, и вероятно, здесь будет иметь место синусоидальная форма потери устойчивости при изгибе. Поэтому в окне 1.6 уменьшим полезную длину L_cr,z на 0.5 ⋅ L = 3 м. Как и в первом случае, не будем задавать данные для промежуточного бокового опирания.

N_cr,z = 1390,5 кН
M_cr = 78,7 кНм
использование = 77%

После изменения полезной длины увеличится значение упругой критической силы при изгибе N_cr,z . Другими словами, это означает, что, при вдвое меньшей полезной длине, стержень бы изогнулся в поперечном направлении только при гораздо большем осевом усилии. Также очевидно, что значение M_cr не изменилось. Можно сделать вывод, что корректировка полезной длины не меняет конструктивную систему (которая является основой для расчета M_cr).

Случай 3: Расчет группы стержней с заданным промежуточным боковым ограничителем u_y на расстоянии 3 м

На основе случая 1, для случая 3 зададим только один промежуточный ограничитель бокового смещения в окне 1.4. На конце стержня 1 зададим опору и активируем для нее только боковой ограничитель u_y. Как и в случае 1, полезные длины составляют 6 метров.

N_cr,z = 347,6 кН
M_cr = 187,0 кНм
использование = 76%

При сравнении со случаем 2 очевидно, что ввод промежуточной боковой опоры влияет на значение M_cr. Конструктивная система была изменена, от простой балки с одним пролетом на однопролетную балку с боковой опорой в центре. В то же время, задание промежуточного бокового ограничителя не обязательно имеет влияние на значение упругой критической силы при изгибе. N_cr,z соответствует результату случая 1.

Случай 4: Расчет группы стержней с промежуточным боковым ограничителем и откорректированной полезной длиной 

В случае 4 объединим данные из случаев 2 и 3. Мы получим следующие промежуточные значения:

N_cr,z = 1390,5 кН
M_cr = 187,0 кНм
использование = 53%

Как и ожидалось, значения соответствуют результатам двух предыдущих случаев. Из-за их сочетания, доля использования снизится с 76% и 77% до 53%.

Резюме

На изменении меры использования в различных случаях расчета, мы хотели показать, как важно для расчета правильно учитывать стержень в целом. Это означает, что необходимо проверить полезные длины и правильно задать опоры во внутренней конструктивной системе. В данном примере мы подробно рассмотрели полезную длину при изгибе вокруг оси z и опирание с помощью промежуточных ограничителей бокового смещения. Если основная конструкция не представляет собой однопролетную балку с вилообразным захватом в конечных точках, необходимо более подробно задать условия опирания. Дополнительную информацию Вы найдете в руководстве или в ссылках на статьи, указанные ниже.