7441x
001670
2021-01-13

Расчет сварной решетчатой фермы

В данной технической статье речь идёт о расчёте конструктивных элементов и сечений сварной решётчатой фермы в предельном состояние по несущей способности. Далее будет в рамках статьи выполнен также расчёт деформаций в предельном состоянии по пригодности к эксплуатации.

Модель основана на примере 1.4 из технической литературы [1]. На Рисунке 01 показана схема конструкции с указанием размеров, а также изображение применяемых сечений.

Воздействия и расчетные внутренние силы

Характерные воздействия для данной частной конструкции представлены в литературе [1] и перенесены в соответствующие загружения. Генерирование нагрузок в 3D модели, безусловно, было бы более реалистичным и подходящим для данного здания. Сочетания расчетных случаев для предельных состояний по несущей способности и пригодности к эксплуатации создаются в программе RFEM и RSTAB автоматически.

Расчет внутренних сил и деформаций в сочетаниях нагрузок выполняется по теории первого порядка. В результате мы получим следующие расчетные внутренние силы для расчета предельного состояния по несущей способности (рисунок 02).

Классификация сечений

Для определения класса сечения в модуле RF-/STEEL EC3 создается первый расчетный случай для всех стержней без расчета на устойчивость. Класс сечения рассчитывается для точек x на основе имеющихся внутренних сил. Полученный класс сечения можно отобразить графически с помощью навигатора Результаты (рисунок 03). Все сечения имеют класс сечения 1, поэтому можно выполнить пластический расчет сечения по п. 6.2.9, [2].

Расчет на предельное состояние по несущей способности

Теперь мы выполним расчет сечений и расчет на устойчивость стержней решетки, а также верхнего и нижнего пояса. Для расчета стержней решетки (стержни с 1 по 16) в модуле RF-/STEEL EC3 создадим второй расчетный случай. Расчет на устойчивость выполняется по разделу 6.3.1, [2]. Коэффициент свободной длины стержня для оси максимальных и минимальных моментов равен 0,75 по разделу BB.1.3 (3), [2]. Коэффициенты использования указаны на рисунке 04.

Для расчета нижнего пояса в модуле RF-/STEEL EC3 создадим третий расчетный случай. Поскольку и при подсосе ветра в нижнем поясе возникают растягивающие силы, потребуется только расчет сечений. В дальнейшем нет необходимости выполнять расчет с полезным сечением, поскольку стержни решетки приварены и, следовательно, в сечении нет отверстий. Коэффициенты использования указаны на рисунке 05.

Для расчета верхнего пояса в модуле RF-/STEEL EC3 нужно создать четвертый расчетный случай и выбрать соответствующий блок стержней. В отличие от [1], мы выполним расчет по общему методом согласно разделу 6.3.4 в [2] для лучшего отображения граничных условий. В точках опор предполагается вильчатое опирание. В точках соединения прогонов с верхним поясом нельзя принять условие вильчатого опирания. На верхнем поясе и торсионной пружине возникает боковое опирание в результате деформации профиля HE-B 240. Коэффициенты использования указаны на рисунке 06.

Расчет на предельное состояние по пригодности к эксплуатации

Для расчета верхнего пояса в модуле RF-/STEEL EC3 создадим пятый расчетный случай. В нем выберем только сочетания нагрузок в предельном состоянии второй группы. В [2] не указаны данные о допустимых деформациях. Они должны быть согласованы с заказчиком для каждого конкретного проекта. Поэтому мы будем основываться на предельном значении предварительной нормы L/200. Коэффициенты использования указаны на рисунке 07.

Расчет соединений

Расчет сварных соединений узлов пояса, как и соединение фермы с защемленными наружными опорами в данной статье не рассматривается. Расчет соединения лобовой плиты в нижнем поясе по методу CIDECT с использованием модели МКЭ подробно объясняется в данной технической статье.


Ссылки
Ссылки
  1. bauforumstahl e.V.: Beispiele zur Bemessung von Stahltragwerken nach DIN EN 1993 - Eurocode 3. Berlin: Ernst & Sohn, 2011
  2. Еврокод 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-1: Общие правила и правила для зданий. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010