Назначение
Вуты — это стержни с изменяющейся по высоте секцией. В стальных конструкциях они применяются преимущественно в рамных конструкциях в рамных узлах, там, где эпюра изгибающих моментов резко возрастает. Сечение, соответствующее эпюре моментов, позволяет создавать экономичные конструкции.
Общий порядок моделирования вутов показан в следующем FAQ:
Ниже на примере RFEM 6 показано моделирование различных вариантов. Следующий рисунок даёт обзор вариантов.
Вариант 1: Тип распределения «С вутом в начале стержня»
Балка определяется с помощью типа распределения «С вутом в начале стержня». В начале стержня применяется IPE 450, в конце стержня — IPE 240. Нормативные профили взяты из базы данных профилей. RFEM интерполирует оба сечения. Особенность состоит в том, что вут интерполируется не только по высоте, но и по ширине балки от B1 = 190 мм до B2 = 120 мм. Для практики стальных конструкций особенно важно учитывать, что также интерполируются толщины пластин стенки tw и полок tf. В реальности это невоспроизводимо. Ввод в программе осуществляется сначала выбором типа распределения «С вутом в начале стержня». Сечения задаются в начале стержня (точка i) и в конце стержня (точка j). Ввод во внутренней точке k при этом варианте невозможен. При этом типе распределения во внутренней точке k, то есть в переходе от сечения вута к профилю с параллельными полками, генерируется узел типа «На стержне».
Вариант 2.1: Тип распределения «С вутом в начале стержня и со смещением»
Балка определяется с помощью типа распределения «С вутом в начале стержня и со смещением». Остальные вводы соответствуют варианту 1. Ввод в программе: Сечения задаются в начале стержня (точка i) и в конце стержня (точка j). Ввод во внутренней точке k при этом варианте возможен, но здесь не используется для отдельного ввода. Таким образом, вариант 2.1 с точки зрения статики соответствует варианту 1.
Вариант 2.2: Тип распределения «С вутом в начале стержня и со смещением»
Балка определяется с помощью типа распределения «С вутом в начале стержня и со смещением». В отличие от варианта 2.1 сечения для вута берутся не как прокатные профили из базы данных профилей, а задаются как сечения «Параметрический — Тонкостенный» с видом изготовления «Сварной». Размеры соответствуют применённым в указанных выше вариантах IPE 450 и IPE 240, однако без радиусов закругления проката. Сечение вне вута задаётся как прокатный профиль IPE 240 для конца стержня j. Из-за смены сечения в конце вута k здесь требуется ввод.
Вариант 3: Тип распределения «Линейный»
Стержень с вутом (тип распределения «Линейный») и стержень с сечением с параллельными полками (тип распределения «Равномерный») вводятся раздельно. Для расчёта оба стержня объединяются в блок стержней. Таким образом, вариант 3 с точки зрения статики соответствует варианту 1.
Вариант 4.1: Тип распределения «Линейный», составное сечение из RSECTION 1
Стержень с вутом (тип распределения «Линейный») и стержень с сечением с параллельными полками (тип распределения «Равномерный») вводятся раздельно. Для расчёта оба стержня объединяются в блок стержней. Сечения для стержня с вутом создаются в RSECTION 1. Тип сечения — профиль, составленный из IPE 240 и изменяющейся по высоте остаточной части сечения IPE 450. Максимальная общая высота вута установлена на 450 мм, минимальная высота составляет ок. 280 мм. Определение сечения разъясняется ниже в варианте 4.2. В отличие от указанных выше вариантов этот вут не изменяется ни по ширине, ни по толщине пластин. Нижняя полка IPE 240 проходит по всей длине вута. Следует учитывать, что в конце вута высота не может быть уменьшена до 240 мм (здесь в узле № 13). Причина в том, что программа в начале и в конце стержня должна находить сечения с совпадающим количеством точек напряжений.
Вариант 4.2: Тип распределения «Линейный», составное сечение из RFEM 6
Вариант 4.2 соответствует варианту 4.1. Единственное отличие — место создания сечений, здесь в RFEM 6. Ниже показано высокое сечение стержня с вутом (сечение № 7). Сечение № 8 создаётся аналогично, высота hT в нём уменьшена до минимума 40,6 мм.
Вариант 5.1: Тип распределения «Линейный», сварной профиль, сечение из RFEM 6
Вариант 5.1 соответствует варианту 4.2. Различие заключается в выборе сечений. Оба сечения для стержня с вутом задаются как тип сечения «Параметрический — Тонкостенный» с видом изготовления «Сварной». Низкое сечение (№ 5) по своим размерам соответствует IPE 240, высокое сечение (№ 6) также моделируется аналогично IPE 240, однако с высотой профиля 450 мм. Преимущество этого варианта состоит в том, что вут не изменяется ни по ширине, ни по толщине пластин. Кроме того, в отличие от вариантов 4.1 и 4.2, высоту в конце вута можно уменьшить до 240 мм. Однако несущая способность этого вута ниже, чем у вариантов 4.1 и 4.2, так как усечённая часть (фактически IPE 450) выполнена из более тонких и узких пластин IPE 240.
Вариант 5.2: Тип распределения «Линейный», сварной профиль, сечение из RFEM 6
Вариант 5.2 соответствует варианту 5.1. В области с параллельными полками добавлен дополнительный узел № 23. Слева от него IPE 240 применено как сварной профиль, справа — IPE 240 как прокатный профиль. Благодаря этому переход между профилями с радиусом проката и без него перенесён из переходной области вута в область с параллельными полками.
Заключение и оценка
Были показаны различные варианты, некоторые из которых непригодны для практики стальных конструкций. Другие занижают фактическую несущую способность. С точки зрения статики выгодной представляется комбинация варианта 2.1 в отношении моделирования и варианта 4.2 в отношении выбора сечений. Она показана в варианте 6. В переходной области между вутом и профилем с параллельными полками, однако, остаётся неизбежный скачок высоты профиля.
Недостатком является также то, что усечённая часть при выборе профиля состоит из прокатного профиля. На практике вут, вероятно, изготавливался бы из пластин. Чтобы компенсировать этот недостаток, остаётся только определение сечений с помощью RSECTION 1. Здесь усечённый профиль можно смоделировать как состоящий из пластин, причём как толщины пластин подгоняются под нормы поставки, так и ширины — под круглые значения. Это показано в варианте 7. Здесь изображение высокого сечения № 9:
Нажав на следующее изображение, вы перейдёте к модели для скачивания.
