Обзор
Китайская норма для стальных конструкций GB 50017 [1] описывает метод расчета для искажённой потери устойчивости нижней полки' рамной балки, раздел 6.2.7. В отличие от предыдущей нормы, этот раздел представляет собой новую добавленную расчётную проверку.
Данная глава посвящена расчету на устойчивость сечения с отрицательным моментом в рамной балке. Он служит основой для проверки устойчивости нижней полки балки или для принятия конструктивных решений.
Когда железобетонная плита устанавливается на верхнюю полку, она действует как боковая опора (композитная конструкция), предотвращая проблемы с потере устойчивости при кручении. При отрицательном распределении изгибающего момента нижняя полка подвергается сжатию, а верхняя полка - растяжению.
Тогда как верхняя полка опирается, нижняя полка, подвергаемая сжатию, может прогибаться в поперечном направлении. Если боковая опора, обеспечиваемая жесткостью стенки, недостаточна, угол между нижней полкой и линией пересечения стенки в этом случае изменяется, так что возникает вероятность искаженной потери устойчивости нижней полки.
Способ расчёта
Искажённая потеря устойчивости
Если у балок стального каркаса не учитывается Ограничение деформации верхними железобетонными плитами, стержни свободно деформируются и скручены. Это означает, что возникает общая потеря устойчивости изгибаемого стержня (потеря устойчивости плоской формы изгиба, норма для стальных конструкций, раздел 6.2.1).
Поскольку и стальная балка, и железобетонная плита доступны в качестве двух независимых конструктивных элементов, совместимость деформаций в данной ситуации не применяется.
Однако, если рамная балка стальной конструкции опирается на железобетонные плиты, то в расчете на устойчивость обычно нет необходимости: Согласно GB 50017, раздел 6.2.1, потерю устойчивости плоской формы изгиба 'балки не нужно рассчитывать, если железобетонные плиты жестко соединены со сжатым поясом балки так, что боковое смещение балки' сжатая полка исключена.
В программе RFEM имеется несколько способов для моделирования совокупного действия стержней и плит перекрытий, таких как ребристые балки и стержни плоскостной модели. Тем не менее, в отличие от объяснений для балок рам, описанных выше, они представляют собой неотъемлемые конструктивные элементы железобетонных плит. Более подробную информацию по этому вопросу вы найдете в соответствующих статьях в нашей Базе знаний и в онлайн-руководствах.
На рисунке выше показаны результаты расчета по МКЭ для случая, когда верхняя полка рамы опирается. Таким образом, нижняя полка поворачивается вокруг центра верхней полки. Поэтому согласно [1], раздел 6.2.7, необходимо проверить устойчивость нижней полки.
Методика расчётной проверки по EC 3
Метод расчета по EC 3 {%://#Refer [2]]], разделы 6.3.2.4, 6.3.5.2 и BB.2 отличается от нормы GB для стальных конструкций.
Конструктивные элементы с боково опертыми сжатыми полками могут рассматриваться как не подверженные потере устойчивости плоской формы изгиба, при соблюдении определенных условий. Для расчета искаженной потери устойчивости рамной балки, в первую очередь проверяется поворотная жесткость и, следовательно, заделка от кручения нижней полки, как показано на следующем рисунке.
Расчет на искажённую потерю устойчивости нижней полки по норме GB 50017
Если рамная балка имеет отрицательный изгибающий момент в области вблизи опоры, а на верхнюю полку установлена железобетонная плита, то расчет на устойчивость нижней полки балки должен выполнять следующие требования по разделу 6.2.7 [1]:
- Если λn,b ≤ 0,45, то для нижней полки проверка не требуется.
- Если условие (1) не выполняется, то устойчивость нижней полки должна быть рассчитана по следующей формуле:
Где:
- b1 - ширина сжатой полки (мм)
- t1 - толщина сжатой полки (мм)
- W1x - момент сопротивления брутто вокруг наиболее сильного сжатого волокна в плоскости изгибающего момента (мм³)
- ψd - коэффициент устойчивости
- λn,b - нормированный предельный коэффициент гибкости
- σcr - критическое напряжение для искажённой потери устойчивости (Н/мм²)
- l - длина между точками с боковым опиранием (мм)
В программе RFEM соответствующая функция может быть активирована в расчетной конфигурации настройки предельного состояния по несущей способности.
Точки боковых опор можно указать в расчетных длинах.
- После добавления промежуточных узлов программа автоматически рассчитает длину боковой опоры в зоне отрицательного момента рамы. Остальные расчетные длины остаются без изменений. Расстояние между боковыми опорами учитывается автоматически.
- Характеристики сочетаний нагрузок и расчетных ситуаций остаются без изменений.
- Если предел коэффициента гибкости не превышен, то результат расчета указывает на то, что устойчивость нижней полки рамной балки не рассчитана. В противном случае, выполняется подробный анализ потери устойчивости при изгибе, чтобы определить, требуются ли дополнительные точки с боковым опиранием.
- Сжатые полки с боковыми опорами еще не соответствуют требованиям сейсмической нормы GB 50011, раздел 8.3.3.
Заключение
В данной статье был представлен порядок расчета искажённой потери устойчивости нижней полки. Программа проверяет, выполняются ли условия заделки от кручения с помощью боковых опор, или необходимо выполнить дальнейшую расчетную проверку для того, чтобы исключить искаженную потерю устойчивости. Детали расчёта просты и понятны.
298x
4x
371x
7x