Предмет:
Расчёт плоских балок по AISC 360-22 в программе RFEM 6
Комментарий:
Плоская балка - это экономичный выбор для строительства длинных пролетов. Двутавровые стальные профлисты обычно имеют глубокую стенку для максимального увеличения несущей способности на сдвиг и разделения полок, и в то же время тонкую стенку для минимизации собственного веса. Из-за большого отношения высоты к толщине (h/tw) могут потребоваться поперечные элементы жесткости для усиления тонкой стенки.
Легенда:
В программе RFEM 6 можно использовать функцию «Поперечные элементы жесткости стержня», благодаря которой можно добавить требуемые элементы жесткости по длине стержня. Повышенную прочность на сдвиг от элемента жёсткости можно учесть в аддоне Расчёт стальных конструкций.
Раздел AISC G2 «Двутавровые стержни и швеллеры» [1] разделен на четыре части:
- G2.1 Прочность на сдвиг стенок без действия области растяжения
- G2.2 Прочность на сдвиг внутренних стеночных панелей с a/h ≤ 3, с учетом действия области растяжения
- G2.3 Прочность на сдвиг панелей торцевой стенки с a/h ≤ 3, с учетом действия области растяжения
- G2.4 Поперечные элементы жесткости
Что такое воздействие области растяжения?
Воздействие области растяжения (TFA) - это явление, при котором стенка плоской балки рассчитывается так, чтобы она имела высокую прочность на потерю устойчивости при изгибе. Стенка в состоянии после потери устойчивости все еще способна воспринимать приложенную нагрузку за счет растяжения.
В предыдущих редакциях AISC, действие растягивающего поля можно было учесть только для '''внутренних''' панелей стенки, если a/h не превышает 3,0, где ''a'' - расстояние в свету между элементами жесткости и ''h' ' - расстояние в свету между полками.
В редакции AISC 2022, действие области частичного растяжения может быть учтено также для '''концевых''' панелей стенок. На основе недавних результатов как испытаний, так и моделирования с помощью конечных элементов было показано, что действие области растяжения действительно может возникать путем образования пластических шарниров в полках и несущих элементах жесткости (Комментарий AISC).
Пример
Примеры G.8A и G.8B из примера расчета AISC 2022 [2] представлены для сравнения прочности на сдвиг, полученной на основе модели RFEM. Длина балки 16 м, глубина 3 м, толщина полки 40 мм, ширина 40 см, а толщина стенки 5/16 дюйма. Сжатая полка непрерывно скреплена связями, вследствие чего мы можем деактивировать в программе проверку потери устойчивости плоской формы изгиба (LTB).
Составная балка может быть создана с использованием типа сечения «Параметрическое - тонкостенное» и типа изготовления «Сварное».
1) Проверьте, требуются ли поперечные элементы жесткости по AISC, раздел G2.4
Поперечные элементы жёсткости не требуются, если выполнено «одно» из следующих условий.
- h/tw меньше чем 2,54 √(E/Fy)
33,0 in/0,3125 in = 105,6 больше 2,54*√(29 000 ksi/50 ksi) = 61,2
- Требуемая прочность на сдвиг меньше имеющейся прочности.
Как показано в расчетной проверке GG6100, требуемая прочность на сдвиг (210,0 kips) больше, чем имеющаяся прочность на сдвиг (176,1 kips).
- Поскольку ни одно из вышеперечисленных условий не выполняется, требуются поперечные элементы жёсткости.
2) Задайте расстояние между элементами жесткости
Для материала 50 тыс.фунтов/кв.дюйм В качестве альтернативы, можно применить итерационный метод проб и ошибок.
В нашем примере для торцевой панели задан шаг 42 дюйма. Требуемую прочность на сдвиг в данном месте можно легко определить с помощью инструмента «Диаграмма результатов для выбранного стержня». В конце первой панели Vz = 183,7 kips превышает имеющуюся прочность = 176,1 kips. Поэтому так нужно добавить дополнительные ребра жесткости с шагом 90°. Третья панель не требуется, так как V = 127,5 kips меньше, чем 176,1 kips.
3) Добавить «Поперечные элементы жесткости стержня» из списка в «Типы для стержней» в RFEM
В программе доступно несколько типов ребер жесткости. В нашем примере «Торцевая пластина» используется в начале и в конце стержня. Для промежуточных элементов жесткости будет выбрано значение «Плоский». Положение, материал и размер определяются для каждого элемента жесткости.
Опция «Учитывать элемент жёсткости» доступна с момента активации аддона Расчёт стальных конструкций. Данную функцию можно свободно включать и выключать, чтобы учесть в расчете влияние каждого отдельного элемента жесткости.
Для «Торцевой пластины» элемент жёсткости можно считать «Нежёстким» или «Жёстким». «Нежёсткая» выбирается, когда для торцевой панели учитывается действие поля частичного растяжения согласно разделу G2.3. При выборе «Жесткая» торцевая панель рассчитывается в соответствии с разделом G2.2 (как внутренняя панель). «Жесткий» элемент жесткости в программе RFEM рассматривается как модель со «скрытым» выступом, используемым с помощью двух близко расположенных элементов жесткости.
Результирующая пружина депланации рассчитывается автоматически. Однако она не учитывается в расчете без
Кручение с депланацией (7СтСв)
аддона. При расчете вручную поперечные элементы жёсткости не влияют на жёсткость...