В программе RFEM 6 можно использовать функцию «Поперечные элементы жесткости стержня», благодаря которой можно добавить требуемые элементы жесткости по длине стержня. Повышенную прочность на сдвиг от элемента жёсткости можно учесть в аддоне Расчёт стальных конструкций.
- Раздел AISC G2 «Двутавровые стержни и швеллеры» [1] разделен на три части:
- * G2.1 Прочность на сдвиг стенок без действия области растяжения
- * G2.2 Прочность на сдвиг внутренних стеночных панелей с a/h ≤ 3, с учетом действия области растяжения
- * G2.3 Поперечные элементы жесткости
- ==== Что такое воздействие области растяжения? ====
- Действие области растяжения - это явление, при котором стенка плоской балки рассчитывается так, чтобы она имела высокую прочность на потерю устойчивости стойки. Стенка в состоянии после потери устойчивости все еще способна воспринимать приложенную нагрузку за счет растяжения.
- Действие растяжения можно учесть для внутренних панелей, только если a/h не превышает 3,0 (AISC, раздел G2.2), где a - расстояние между элементами жесткости в свету, а h - расстояние между полками в свету.
- ==== Пример ====
- Для сравнения прочности на сдвиг, полученной по модели RFEM, представлены примеры G.8A и G.8B из нормы AISC 2016 Design Examples [2]. Длина балки 16 м, глубина 3 м, толщина полки 40 мм, ширина 40 см, а толщина стенки 5/16 дюйма. Сжатая полка непрерывно скреплена связями, вследствие чего мы можем деактивировать в программе проверку потери устойчивости плоской формы изгиба (LTB).
- Составная балка может быть создана с использованием типа сечения «Параметрическое - тонкостенное» и типа изготовления «Сварное».
- 1) Проверьте, требуются ли поперечные элементы жесткости по AISC, раздел G2.3
- Поперечные элементы жёсткости не требуются, если выполняется одно из следующих условий.
- * h/tw меньше чем 2,46 √(E/Fy )
- 33,0 in/0,3125 in = 105,6 больше, чем 2,46*√(29 000 ksi/36 ksi) = 69,82
- * Требуемая прочность на сдвиг меньше имеющейся прочности.
- Как показано в расчетной проверке GG6100, требуемая прочность на сдвиг (175,8 kips) больше, чем имеющаяся прочность на сдвиг (149,4 kips).
- * Поскольку ни одно из вышеперечисленных условий не выполняется, требуются поперечные элементы жёсткости.
- 2) Задайте расстояние между элементами жесткости
- Таблицы 3-16a, 3-16b и 3-16c из Руководства AISC по стальным конструкциям [3] помогут вам определить требуемое расстояние между элементами жесткости на основе соотношения h/tw и требуемого напряжения. В качестве альтернативы, можно применить итерационный метод проб и ошибок.
- В нашем примере для торцевой панели задан шаг 42 дюйма. Требуемую прочность на сдвиг в данном месте можно легко определить с помощью инструмента «Диаграмма результатов для выбранного стержня». В конце первой панели Vz = 153,8 kips превышает имеющуюся прочность = 149,4 kips. Поэтому так нужно добавить вторую панель с шагом 90°. Третья панель не требуется, так как V = 106,8 kips меньше, чем 149,4 kips.
- 3) Добавить «Поперечные элементы жесткости стержня» из списка в «Типы для стержней» в RFEM
- В программе доступно несколько типов ребер жесткости. В нашем примере «Торцевая пластина» используется в начале и в конце стержня. Для промежуточных элементов жесткости будет выбрано значение «Плоский». Положение, материал и размер определяются для каждого элемента жесткости.
- Опция «Учитывать элемент жёсткости» доступна с момента активации аддона Расчёт стальных конструкций. Данную функцию можно свободно включать и выключать, чтобы учесть в расчете влияние каждого отдельного элемента жесткости. Для «Торцевой пластины» элемент жёсткости можно считать «Нежёстким» или «Жёстким». «Нежёсткая» выбирается, когда действие области растяжения не может быть учтено для торцевой панели.
- Результирующая пружина депланации рассчитывается автоматически. Однако, это не учитывается в расчете без кручения с депланацией (7 степеней свободы).
- аддон. При расчете с 6 степенями свободы поперечные элементы жёсткости не влияют на жёсткость.
- 4) Прочность на сдвиг в аддоне Расчёт стальных конструкций
- Как указано в разделе G2.2, можно применить более высокую номинальную прочность на сдвиг из раздела G2.1 (без действия области растяжения) и раздела G2.2 (с учетом действия области растяжения). Оба условия проверяются в аддоне Расчёт стальных конструкций в разделе Расчётная проверка GG6100.
- 5) Требования к поперечному элементу жесткости по AISC, раздел G2.3 [1]
- В дополнение к определению прочности стержня на сдвиг, расчётная проверка GG6130 проверяет:
- * Отношение ширины к толщине элемента жёсткости (AISC форм. G2-12)
- * Момент инерции элемента жесткости (AISC форм. G2-13)
- Используя опцию «Поперечные элементы жесткости стержня», можно в RFEM учитывать усиленные стенки плоских балок.