Конструктивная система и нагрузки
Сварной двутавр из стали марки С235 имеет следующие размеры в мм:
Высота = 500/300
Ширина = 200
Толщина стенки = 14
Толщина полки = 14
Толщина шва = 4
Расчет по общему методу 6.3.4 EN 1993-1-1
Расчет балки выполняется в модуле RF-/STEEL EC3 как расчет блока стержней. Поскольку блоки стержней по умолчанию рассчитываются в модуле RF-/STEEL EC3 по общему методу, дальнейшие настройки не требуются. В окне 1.7 Узловые опоры и соответствующем частичном изображении можно легко проверить граничные условия блока стержней. Кроме того, здесь можно проверить ориентацию местной системы координат. Местную систему координат можно активировать, щелкнув соответствующую кнопку под изображением частичного вида. Как видно из граничных условий узловых опор, в расчете по общему методу существуют степени свободы, которые характеризуют разрушение плоскости рамы. В данном примере узловые опоры определяются как боковые и торсионные заделки. Предустановленные опоры уже соответствуют данному типу опор, так что можно сразу начать расчет.
Расчет по общей методике выполнен и дает результат 0,97. Критический коэффициент αcr, op равен 1,647.
Тип отказа можно проверить в отдельном окне частичного просмотра, которое можно открыть, щелкнув по кнопке [Формы колебаний] справа от максимального расчетного соотношения.
Nachweis nach Theorie II. Ordnung mit RF-/STAHL Wölbkrafttorsion
Чтобы сравнить результаты расчета по общему методу с расчетом по методу второго порядка, необходимо продублировать расчетный случай, нажав на кнопку «Файл» → «Копировать случай». Теперь новый расчетный случай можно скорректировать для расчета по методу второго порядка. Расчет по методу второго порядка с учетом депланации выполняется как расчет на эквивалентные напряжения и его можно выбрать в «Подробности» → «Кручение с депланацией».
Этот метод расчета доступен только для блоков стержней. Как и в первом расчетном случае, необходимо проверить и отрегулировать узловые опоры. Как видно в окне для ввода узловых опор, расширение модуля RF-/STEEL Warping Torsion учитывает не только четыре, а семь степеней свободы. В нашем примере важно обеспечить концы стержней в направлении X свободными опорами; в противном случае осевая сила не будет применена к компоненту.
Для последующего расчета важно не только ввести узловые опоры, но и, в частности, задать несовершенство. Ее можно найти, например, в национальном приложении к норме EN 1993-1-1. В таблице NA.2 представлена соответствующая информация для данного примера: e0/1 = 1/300 применяется для сварного двутавра с h/b> 2. Это значение необходимо удвоить, если коэффициент гибкости находится в диапазоне от 0,7 до 1,3. Коэффициент гибкости можно задать с помощью значения λcr, op в первом расчетном случае по общему методу. В нашем примере предварительно задано значение 1/300. Наконец, можно приступить к расчету.
Расчет выполнен, результат равен 0,90. Критическое значение потери устойчивости равно 1,651.
Nachweis nach Theorie II. Ordnung mit RF-/STAHL Wölbkrafttorsion und RF-/STAHL Plastizität
Для более эффективного расчета доступно расширение RF-/STEEL Plasticity дополнительного модуля RF-/STEEL EC3. Он позволяет анализировать внутренние силы по методу второго порядка из расчета кручения с депланацией с помощью метода частичных внутренних сил по Киндману для расчета устойчивости блока стержней или по симплекс-методу для общих сечений.
После копирования второго расчетного случая, можно активировать пластический расчет в «Подробности» → «Пластичность». При копировании второго расчетного случая уже были адаптированы правильные узловые опоры. Однако необходимо проверить и исправить несовершенство. В таблице NA.2 указано значение 1/200 для пластического расчета сварного двутавра с h/b> 2.
Теперь можно приступить к расчету.
Заключение
Для конических конструктивных элементов в модуле RF-/STEEL EC3 доступны два метода расчета. В дополнение к интегрированному общему методу по гл. 6.3.4 из EN 1993-1-1, можно выполнить расчет по методу второго порядка, включая учет коробления в расширении модуля RF-/STEEL Warping Torsion. Кроме того, расчет на кручение при депланации можно применить и к другим ситуациям сечений и нагрузок.
Для более эффективного расчета можно в дополнение к расчету на кручение с депланацией выполнить пластический расчет по методу частичных внутренних сил (PIFM) или по симплекс-методу в расширении модуля RF-/STEEL Plasticity.