10325x
001656
2020-09-11

Расчет K-образного соединения пустотелых профилей CHS по норме EN 1993-1-8

В сварных решетчатых конструкциях широко применяются профили замкнутого круглого сечения. Архитектура таких конструкций очень популярна в сооружениях с прозрачным кровельным покрытием. В нашей статье речь пойдет об особенностях расчета соединений пустотелых профилей.

Общие сведения

Удлиненные решетчатые конструкции из замкнутых профилей широко применяются в архитектуре. Благодаря компьютерному выполнению заготовок и геометрии соединений можно создавать даже сложные пространственные узлы. В нашей технической статье будет описываться расчет K-образного узла, причем особое внимание будет уделено особенностям ввода и расчету.

Информация о модели

  • Материал: S355
  • Сечение пояса: RO 108x6,3 | DIN 2448, DIN 2458
  • Сечение раскосов: RO 60.3x4 | DIN 2448, DIN 2458
  • Размеры: см. рисунок

Присвоение типа соединения конкретному узлу

Для узлов пустотелых профилей тип соединения определяется не только геометрией, но и направлением нормальных сил в раскосах. В нашем примере в расчетном узеле № 28 в стержне № 35 (раскос 1) действует растягивающая сила, а в стержне № 36 (раскос 2) сжимающая сила. При таком распределении внутренних сил тип соединения представляет собой K-образный узел. Если бы в обоих раскосах действовало сжатие или растяжение, то типом соединения был бы Y-образный узел.

Проверка соблюдения предельных значений

Решающим фактором при расчете является соблюдение предельных значений, где очень важным моментом является соотношение диаметра раскоса и пояса. Если это соотношение не находится в интервале 0,2 ≤ di / do ≤ 1,0, то расчет не может быть выполнен. Отношение диаметров di / do также обозначается как β. Die Norm EN 1993-1-8 [1] gibt in Tabelle 7.1 die Gültigkeitsgrenzen für Streben, Gurtstäbe sowie eine Eingrenzung der Überlappung der Streben vor. В случае, если между раскосами предусмотрен промежуток, должен также соблюдаться минимальный размер g ≥ t1 + t2. Причем t - это соответствующая толщина стенки раскосов. Кроме того, элементам, подверженных сжатию, нужно всегда присваивать класс сечения 1 или 2. Es erfolgt eine entsprechende Überprüfung nach EN 1993-1-1 [2] Kapitel 5.5.

Расчёт

В нашем примере соединение соответствует действующим предельным значениям по таблице 7.1., потому по норме EN 1993-1-8 п. 7.4.1 (2) достаточно рассчитать стержень пояса лишь на выход полки из работы и на продавливание.

Flanschversagen des Gurtstabes aus Normalkraft nach EN 1993-1-8 Tabelle 7.2 Zeile 3.2

Ermittlung Durchmesser-Wandverhältnis γ


γ = 8,57

Ermittlung Beiwert kg


kg = 1,72

Ermittlung Gurtspannungsbeiwert kp

fp - это напряжение в поясе под действием начальной нормальной силы Np и дополнительного момента от эксцентриситета. Da im Gurt Druck und Zug anliegen, wird angenommen, dass Np = 0 ist. Weiterhin ist die Exzentrizität des Anschlusses so klein, dass ein Zusatzmoment aus einem exzentrischen Anschluss der Streben nicht berücksichtigt werden muss. Der Hilfsbeiwert fp ergibt sich damit zu Null. Die Vorzeichenkonvention für Druck- und Zugkräfte in RFEM und RSTAB unterscheidet sich von denen der Norm EN 1993-1-8. Daher wurde die Formel für kp angepasst.
kp = 1,0

Ermittlung der zulässigen Grenzschnittgröße NRd


N1,Rd = N2,Rd = 257,36 кН
N1,Ed / N1,Rd = 197,56 / 257,36 = 0,77 <1,0
N2,Ed / N2,Rd = 186,89 / 257,36 = 0,73 <1,0

Durchstanzen des Gurtstabes aus Normalkraft nach EN 1993-1-8 Tabelle 7.2 Zeile 4

Ermittlung der zulässigen Grenzschnittgröße NRd


N1,Rd = N2,Rd = 417,58 кН
N1,Ed / N1,Rd = 197,56 / 417,58 = 0,47 < 1,0
N2,Ed / N2,Rd = 186,89 / 417,58 = 0,45 < 1,0

Flanschversagen des Gurtstabes aus Moment Mop nach EN 1993-1-8 Tabelle 7.5 Zeile 2

Данный порядок расчета применим только для трехмерных задач, в которых могут присутствовать моменты вне плоскости фермы.

Ermittlung der zulässigen Grenzschnittgröße Mop,Rd


Mop,1,Rd = Mop,2,Rd = 5,92 кНм
Mop,1,Ed / Mop,1,Rd = 0,08 / 5,92 = 0,01 < 1,0
Mop,2,Ed / Mop,2,Rd = 0,01 / 5,92 = 0,00 < 1,0

Flanschversagen des Gurtstabes aus Moment Mip nach EN 1993-1-8 Tabelle 7.5 Zeile 1

Ermittlung der zulässigen Grenzschnittgröße Mip,Rd


Mip,1,Rd = Mip,2,Rd = 9,53 кНм
Mip,1,Ed / Mip,1,Rd = 0,37 / 9,53 = 0,04 < 1,0
Mip,2,Ed / Mip,2,Rd = 0,14 / 9,53 = 0,01 < 1,0

Durchstanzen des Gurtstabes aus Moment Mop nach EN 1993-1-8 Tabelle 7.5 Zeile 3.2

Данный порядок расчета применим только для трехмерных задач, в которых могут присутствовать моменты вне плоскости фермы.

Ermittlung der zulässigen Grenzschnittgröße Mop,Rd


Mop,1,Rd = Mop,2,Rd = 8,70 кНм
Mop,1,Ed / Mop,1,Rd = 0,08 / 8,70 = 0,01 < 1,0
Mop,2,Ed / Mop,2,Rd = 0,01 / 8,70 = 0,00 < 1,0

Durchstanzen des Gurtstabes aus Moment Mip nach EN 1993-1-8 Tabelle 7.5 Zeile 3.1

Ermittlung der zulässigen Grenzschnittgröße Mip,Rd


Mip,1,Rd = Mip,2,Rd = 7,33 кНм
Mip,1,Ed / Mip,1,Rd = 0,37 / 7,33 = 0,05 < 1,0
Mip,2,Ed / Mip,2,Rd = 0,14 / 7,33 = 0,02 < 1,0

Interaktionsbedingungen gemäß EN 1993-1-8 Kapitel 7.4.2 Gleichung 7.3

В данном примере раскосы рассчитываются на совместное нагружение нормальной силой и изгибом. Здесь мы рассмотрим только изгиб перпендикулярно плоскости решетчатой конструкции.

Заключение

В технической статье показано, что выполнить расчет K-образного соединения не так уж просто. Но дополнительный модуль RF-/HSS из продуктов Dlubal Software предоставляет вам отличный инструмент для расчета всех нормативных типов соединений, причем как из профилей CHS, так и SHS или RHS.


Автор

Г-н Флори является руководителем группы поддержки заказчиков и оказывает техническую поддержку пользователям Dlubal Software.

Ссылки
Ссылки
  1. EN 1993-1-8 Расчет стальных конструкций. Часть 1-8: Расчет соединений. (2010). Берлин: Beuth VerLAG GmbH
  2. Еврокод 3: Расчет стальных конструкций - Часть 1‑1: Общие правила и правила для зданий. (2010). Берлин: Beuth VerLAG GmbH
Скачивания


;