2638x
001725
2021-12-02

Расчет устойчивости деревянной клиновой балки в программе RFEM 6 по методу замены связей

Новое поколение программы RFEM позволяет выполнять расчет на устойчивость деревянных клиновых стержней по методу замены связей. Согласно данному методу, можно выполнить расчет при соблюдении требований нормы DIN 1052, раздел E8.4.2, для переменных сечений. В различной технической литературе этот метод выбран также для Еврокода 5. В нашей статье показано, как применить метод замены связей для клиновой стропильной балки, изображенной на рисунке 1.

В нашей статье показано, как применить метод замены связей для клиновой стропильной балки, изображенной на рисунке 1.


Ввод параметров моделирования и расчета в RFEM 6

Для расчета устойчивости деревянных конструкций по методу замены связей необходимо активировать аддон Расчет деревянных конструкций в RFEM 6 (рисунок 2). Аддоны интегрированы в среду RFEM, поэтому все расчетные параметры и параметры могут быть заданы параллельно с моделированием. Для этого при вводе стержня важно установить флажок Расчетные свойства (рисунок 3).

Как показано на рисунке 1, деревянная балка с пролетом 14 м имеет размеры сечения 140 х 400 мм и 140 х 900 мм на конце и в середине пролета. В качестве материала используется клееная древесина GL28C, которую можно выбрать из библиотеки материалов в программе RFEM 6. В дополнение к собственному весу стержня, балка включает в себя постоянную нагрузку 1,75 кН/м и снеговую нагрузку 3,4 кН/м.

В программе RFEM 6 характеристики сечения нового стержня можно задать во вкладке Сечение, показанной на рисунке 4. Для данного типа кровельной балки необходимо выбрать вид распределения Седловой и выровнять его по нижней стороне сечения.

Можно задать расстояние k, на котором свойства сечения отличаются от свойств сечения в начале и на конце стержня, а также задать сечения в этих точках.

Как упоминалось ранее, RFEM 6 позволяет одновременно определять параметры моделирования и расчета. Таким образом, свойства стержня, включая расчетную длину, классы эксплуатации, панели сдвига и ограничения поворота, можно легко задать на вкладке « Типы расчета» окна « Новый стержень». Как показано на рисунке 5, в данном примере не заданы панели сдвига или защемление от поворота, и основное внимание уделяется заданию эффективной длины.

Задание свободной длины показано на рисунке 6. Главным образом, свободную длину можно учесть в потере устойчивости при изгибе с кручением и потере устойчивости при изгибе вокруг оси минимальных и максимальных моментов. При расчете по методу замены связей, упругий критический момент рассчитывается аналитически.

Затем задаются узловые опоры и назначаются коэффициенты свободной длины. В этом примере узловые опоры назначаются в начале и в конце стержня (Рисунок 7), которые будут учитывать всю длину стержня для расчета на устойчивость.

Перед запуском расчета пользователь может задать параметры для конфигурации предельного состояния по несущей способности. Расчетные проверки на устойчивость могут быть активированы в расчетных параметрах окна Ultimate Configuration (Рисунок 8). Здесь также можно учесть (де)стабилизирующее воздействие нагрузки, которое приводит к увеличению свободной длины (рисунок 9).

Результаты

После завершения расчета, результаты расчета деревянных конструкций будут отображены в графической и табличной форме. Как показано на рисунке 10, в таблице результатов отображены расчетные соотношения для каждого типа расчета, при этом все подробности расчета можно получить, щелкнув значок подробности расчета.

Возможность выполнить в RFEM 6 расчет на устойчивость для стержней переменного сечения на основе эквивалентной высоты сечения четко отображена в подробностях расчета. Например, если отображены подробности расчета на устойчивость типа ST3100 (изгиб вокруг оси y и сжатие по 6.3.3, EN 1995) | DIN | 2014-07), высота сечения в месте расположения стержня x = 1,402 м составляет 500,1 мм (рисунок 11).

Однако значение глубины, используемое для расчета свойств сечения (например, модуля упругого сечения, момента инерции, константы кручения и т.д.), учитываемых в уравнениях для проверки конструкции, на самом деле является высотой контрольного сечения.

Результаты показывают, что полная длина стержня для расчета на устойчивость приводит к расчетным отношениям выше 1. Чтобы решить эту проблему, можно изменить эффективную длину, задав ограничения в промежуточных узлах вдоль пролета (Рисунок 12). Эта новая эффективная длина приводит к улучшенным расчетным соотношениям, как показано на рисунке 13.

Заключительные замечания

Стержни с клиновыми сечениями можно легко и эффективно смоделировать в программе RFEM 6. Интеграция модуля Timber Design в среду RFEM позволяет одновременно задавать параметры моделирования и расчета этих элементов. С точки зрения расчета на устойчивость, одним из основных преимуществ RFEM 6 является возможность выполнить расчет на устойчивость стержней с коническим сечением по методу эквивалентных стержней.

В пятом поколении программы RFEM нельзя было рассчитать стержни с переменным сечением по методу замены связей. Вместо этого, расчет клиновых стержней по данному методу был включен только в автономную программу RX-TIMBER.

Важно отметить, что кроме метода замены связей в программе RFEM 6 возможен расчет на устойчивость по методу собственных чисел. Анализ устойчивости на основе данного метода будет продемонстрирован в одной из следующих статей Базы знаний.


Автор

Irena Kirova отвечает за написание технических статей и техподдержку пользователей ПО Dlubal.

Слева