Проверка стабильности размеров нижней полки стальной каркасной балки по GB

0. Предисловие

Стандарт стальных конструкций GB 50017 Ссылка [1] описывает метод расчета для проверки стабильности размеров нижней полки каркасной балки в главе 6.2.7. По сравнению с предыдущим стандартом, этот раздел представляет собой новую конструкцию.

Этот стандартный раздел касается расчета устойчивости сечения каркасной балки с отрицательным моментом. Он служит основой для проверки устойчивости нижней полки балки или необходимости принятия конструктивных мер.

Если на верхней полке находится бетонная плита, она действует как боковая опора (композитная конструкция) и предотвращает проблему устойчивости при потере устойчивости при кручении. Если изгибающий момент отрицательный, значит нижняя полка находится под давлением, а верхняя полка - под давлением.

Пока верхняя полка удерживается, нижняя полка может прогнуться под сжимающей нагрузкой. Если боковой опоры недостаточно из-за жесткости стенки, в этом случае угол между нижней полкой и линией среза стенки является переменным, так что существует возможность нестабильности размеров нижней полки.

1. Метод расчёта

1.1 Неустойчивость формы

Если в балках стального каркаса не учитывается препятствие деформации верхними бетонными плитами, стержни свободно деформируются и скручиваются. Это означает, что возникает общая неустойчивость изгибающегося элемента (потеря устойчивости при боковом кручении, стандарт стали, раздел 6.2.1). Поскольку стальная балка и бетонные плиты существуют как два независимых компонента, совместимость по деформациям в данной ситуации не применяется.

Однако, если балка каркаса стальной конструкции поддерживается сбоку бетонными плитами, ее устойчивость обычно не требует проверки: Согласно норме GB 50017, раздел 6.2.1, потеря устойчивости балки при кручении не требуется проверять, если бетонные плиты жестко соединены с прижимной полкой балки, так что боковое смещение прижимной полки балки составляет помешал. В программе RFEM есть несколько способов смоделировать составное влияние стержней и перекрытий, например, ребристых балок и стержней модели поверхности. Однако, по сравнению с пояснениями к каркасным балкам, приведенным выше, они представляют собой неотъемлемые компоненты бетонных плит. Более подробную информацию об этом вы найдете в соответствующих статьях нашей Базы знаний и в руководствах.

Результат расчета КЭ показан на рисунке выше для случая, когда верхняя полка балки рамы удерживается. Таким образом, нижняя полка вращается вокруг центра верхней полки. Поэтому, согласно См. [1] , раздел 6.2.7, необходимо проверить устойчивость нижнего фланца.

1.2 Метод поверки по EC 3

Метод проверки по норме EC 3 См. [2] , разделы 6.3.2.4, 6.3.5.2 и BB.2, отличается от стандарта GB на стальные конструкции. Элементы с фланцами, работающими под давлением, с боковой опорой, не могут рассматриваться как подверженные риску потери устойчивости при кручении при соблюдении определенных условий. При проверке на нестабильность формы каркасной балки сначала проверяется жесткость на кручение и, следовательно, торсионное закрепление нижней полки, как показано на следующем рисунке.

1.3 Проверка стабильности размеров нижней полки по GB 50017

Если балка рамы имеет отрицательный изгибающий момент в области рядом с опорой и на верхней полке есть бетонная плита, выполняется расчет устойчивости нижней полки балки по См. [1] раздел 6.2.7 должен соответствовать следующим требованиям:

(1) Если λ_{n, b} ≤ 0,45, для нижней полки проверка не требуется.

(2) Если условие (1) не выполняется, устойчивость нижнего пояса рассчитывается по следующей формуле:

Где:

• b₁ - ширина прижимной полки (мм)
• t₁ - толщина прижимной полки (мм)
• W_1x - модуль сечения брутто вокруг самого прочного сжатого волокна в плоскости изгибающего момента (мм3)
• ψ_d - коэффициент устойчивости
• λ_{n, b} - предел нормированной гибкости
• σ_cr - критическое напряжение при неустойчивости формы (Н/мм2)
• l - длина между точками с боковыми опорами (мм)

В RFEM эту функцию можно активировать в расчетной конфигурации настройки предельного значения.

Для расчетных длин можно указать боковые опоры.

(1) После добавления промежуточных узлов программа автоматически рассчитывает длину боковой опоры в зоне отрицательного момента каркасной балки. Остальные расчетные длины остаются без изменений. Расстояние с боковой опорой учитывается автоматически.

(2) Характеристики сочетаний нагрузок и расчетных ситуаций остаются без изменений.

(3) Если предел гибкости не превышен, результат расчета указывает на то, что устойчивость нижней полки элемента рамы не рассчитывается. В противном случае выполняется точный расчет на неустойчивость формы, чтобы определить, требуются ли дополнительные точки с боковой опорой.

(4) Напорные фланцы с боковой опорой должны соответствовать требованиям сейсмического стандарта GB 50011, глава 8.3.3.

2. Заключение

В данной статье была представлена методика расчета для проверки размерной устойчивости нижней полки. Программа проверяет, выполняются ли боковые опоры условиям торсионной фиксации или необходимо выполнить дальнейший расчет, чтобы исключить неустойчивость формы. Детали проверки просты и понятны.

3D Модель

• 3D Viewer | Google
• 3D Viewer | Babylon
• Виртуальная реальность

Модель | GB_Forminestability_Surfaces Модель

3D Модель

• 3D Viewer | Google
• 3D Viewer | Babylon
• Виртуальная реальность

Модель | Тест GB_Forminestabilät_Member_Section 01

3D Модель

• 3D Viewer | Google
• 3D Viewer | Babylon
• Виртуальная реальность

Модель | GB_Forminestability_Member_Section 02