Классификация сечений и пластический расчет в SHAPE-THIN

Техническая статья

Программа для определения характеристик сечений SHAPE-THIN определяет эффективные характеристики тонкостенных сечений по нормам Еврокод 3 и Еврокод 9. В качестве альтернативы, в программе можно выполнить пластический расчет общих сечений по симплекс-методу. В этом процессе пластические резервы сечения считаются итерационно, для заданных упруго внутренних сил.
Следующий пример описывает эффективное характеристики сечения в области усечения прокатного двутавра. Затем результаты сравниваются с пластическим расчетом.

Сечение

Сечение создается с помощью базы данных сечений. При задании прокатного профиля IPE 200, активируется опция "Уменьшить сечение на отдельные элементы". Материал сечения - конструкционная сталь S 235.

Рисунок 01 – Задание сечения из библиотеки

Вырез может быть создан путем деления элемента стенки на расстоянии 30 мм. Затем можно удалить перекрывающиеся элементы и швы.

Внутренние силы

В нашем примере задана довольно большая сжимающая сила с малыми изгибающими моментами.

Рисунок 02 - Осевые силы и изгибающие моменты

Совокупности внутренних сил могут быть рассчитаны с использованием различных загружений, х-разрезов или номеров элементов. Кроме того, SHAPE-THIN предоставляет возможность импортировать внутренние силы из RFEM или RSTAB.

Классификация сечения

После расчета полкам присваивается класс сечения 1. Стенки относятся к классу сечения 3.

Рисунок 03 - Таблица SHAPE-THIN "6.2 Классификация сечения по EN 1993-1" и диаграмма напряжений

Для того, чтобы стенка достигла предела текучести при распределении упругих напряжений, сопротивление пластическому моменту не может развиваться из-за местной потери устойчивости. Однако местная потеря устойчивости не возникает до достижения предела текучести.

Эффективные сечения

Как можно видеть на графике напряжений, изгибающий момент My уменьшает сжимающие напряжения на свободном краю стенки. Для дальнейшего расчета этот момент принимается равным нулю. Например, модифицированная совокупность внутренних сил может быть придана новому стержнюy reduces the compressive stresses at the free edge of the web. For further design, this moment is set to zero. The modified constellation of internal forces can be assigned to a new member, for example.

Рисунок 04 - Внутренние силы стержня № 2: осевая сила без момента My

В результате, стенка теперь придана к классу сечения 4. Эффективная ширина части сечения составляет только 62% от длины стержня.

Рисунок 05 - Напряжения на полном и редуцированном сечении (класс 4)

Напряжения могут отображаться как на всем сечении (сверху слева на рисунке), так и на уменьшенном поперечном сечении (справа).

Пластический расчет

В SHAPE-THIN также возможно выполнить пластический расчет для обеих совокупностей внутренних сил. Для этого необходимо выбрать опцию "Расчет пластической несущей способности" в диалоговом окне "Общие данные". В этом расчете коэффициент увеличения расширения αplast определяется как максимум задачи линейной оптимизации для достижения пластической несущей способности сечения с учетом условий взаимодействия ("Пересмотренный симплекс алгоритм").

Рисунок 06 – Критерий текучести по фон Мизесу (симплекс метод)

Расчет по симплексу дает результат пластических резервов 541% и 862% для обеих внутренних сил.

Рисунок 07 - Таблица SHAPE-THIN "8.1 Пластичность" и эквивалентные пластические напряжения для стержня № 2 (класс 4)

Очевидно, что несущая способность сечения намного выше в случае сжатия (стержень 2), чем в случае комбинированных эффектов, хотя эффективна только часть стенки в соответствии с Еврокодом 3. Однако в этом расчете не должны смешиваться разные подходы этих двух методов. Согласно Еврокоду 3, является спорным, подвержена ли часть сечения потере устойчивости. Это относится к сечениям класса 4. Затем необходимо проанализировать, может ли оставшееся эффективное сечение воспринимать внутренние силы. С другой стороны, симплекс метод выполняет пластический расчет напряжений, на который не влияют отношения c/t частей сечения. Таким образом, расчет местной устойчивости не выполняется, а проводится только расчет пластического напряжения.

Вывод

SHAPE-THIN выполняет классификацию тонкостенных сечений в соответствии с EC 3 и EC 9 путем определения эффективной ширины, а также эффективных характеристик сечения. Соответственно, напряжения могут быть проверены в отношении уменьшенного сечения. В отличие от этого, пластический расчет по симплекс методу не учитывает каких-либо эффектов местной потери устойчивости. Это может привести к более благоприятным расчетным соотношениям. Однако они не достигаются в сечении из-за выхода из работы при потереустойчивости.

Литература

[1] Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN1993-1-1:2005 + AC:2009
[2] Kindmann, R. & Frickel, J. (2002). Elastische und plastische Querschnittstragfähigkeit (1st ed.). Berlin: Ernst & Sohn.
[3] Manual SHAPE-THIN. (2012). Tiefenbach: Dlubal Software. Скачать...

Загрузки

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами или ознакомьтесь с различными предлагаемыми решениями и полезными советами на странице часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

Сечения Тонкостенные
SHAPE-THIN 8.xx

Программа для расчета сечений

Харакетристики сечений, расчет напряжений и пластический расчет открытых и замкнутых тонкостенных сечений

Цена первой лицензии
1 120,00 USD