Сечения

Сечение требуется для описания свойств стержня: характеристики сечения и соответствующие свойства материала влияют на жёсткость стержня.

Не каждое заданное сечение обязательно должно использоваться в модели. Это позволяет быстро моделировать варианты, не удаляя сечения. Однако перенумеровать сечения нельзя.

Диалоговое окно 'Новое сечение'

Название

Можно задать любое название сечения и указать характеристики сечения. Если обозначение совпадает с записью в библиотеке, RFEM считывает сохранённые значения. Чтобы выбрать сечение из библиотеки, нажмите кнопку в конце строки ввода. Принятие сечений описано в главе База данных сечений.

У сечений из библиотеки характеристики сечения заданы жёстко и не могут быть изменены. Исключение составляют площади сдвига и размеры для неравномерных температурных нагрузок.

Для пользовательского названия сечения все характеристики сечения необходимо задать вручную. Такое сечение можно использовать для определения внутренних сил. Однако расчёт этого сечения невозможен, так как точки напряжений задать нельзя.

Основы

Вкладка Основы управляет основными параметрами сечения.

Материал

Каждому сечению должен быть назначен материал. Его можно выбрать из списка уже заданных материалов. Кнопки рядом с полем ввода позволяют выбрать материал из библиотеки или задать новый (см. главу Материалы).

Категории

Тип сечения

У сечений из библиотеки 'Тип сечения' предустановлен согласно принятым там классификациям (см. главу База данных сечений). Пользовательские сечения относятся к типу 'Базовый'.

Список типов сечений

Способ изготовления

У сечений из библиотеки отображается способ изготовления профиля. Он определяет определённые требования к расчёту, например, кривые потери устойчивости холодногнутых пустотелых профилей.

Опции

Отключить жёсткость на сдвиг

Учёт жёсткости на сдвиг приводит к увеличению деформаций от поперечных сил. Деформация от сдвига играет у прокатных и сварных профилей второстепенную роль. Однако для массивных сечений и деревянных профилей рекомендуется учитывать жёсткость на сдвиг при расчёте деформаций.

Отключить жёсткость при депланации

Поле учёта жёсткости при депланации доступно, если при базовых данных активировано адд-он анализа Депланация при кручении. В этом случае можно управлять, учитывается ли жёсткость сечения при депланации при расчёте с семью степенями свободы.

Поворот сечения

Поворот сечения описывает угол, на который поворачивается сечение. Угол поворота α' можно задать на вкладке Поворот сечения.

Определение поворота сечения и зеркальное отображение L-образного сечения

У несимметричных сечений эта вкладка также позволяет 'Отражать' профиль. Так, например, можно привести L-профиль в правильное положение.

При импорте сечения из библиотеки или RSECTION не нужно заботиться об угле поворота сечения α'. RFEM считывает угол автоматически. Для самостоятельно заданных профилей, однако, необходимо самостоятельно определить угол главных осей, а затем скорректировать положение с помощью поворота сечения.

Гибридный

Опция 'Гибридный' доступна у сечений типа 'Параметрический - Толстостенный II', а также у профилей RSECTION, состоящих из нескольких материалов. На вкладке Гибридный можно, например, назначить компонентам составных деревянных сечений свойства материала.

Определение гибридного сечения

Укажите 'Референсный материал' — один из материалов компонентов, по которому определяются идеальные характеристики составного профиля. Доли жёсткости компонентов определяются с учётом соответствующих свойств материала относительно референсного материала. Однако сам выбор референсного материала не влияет на жёсткость общего сечения.

Тонкостенная модель

С помощью поля 'Тонкостенная модель' у сечений типа 'Стандартный - Сталь' и 'Параметрический - Тонкостенные' можно управлять тем, по какой теории определяются характеристики сечения. У толстостенного сечения, например, площади сдвига и постоянная кручения стержня определяются другим методом, так как аналитическое решение справедливо только для тонкостенных сечений.

Американская запись характеристик сечения

Обозначения характеристик сечения различаются согласно европейским и американским конвенциям. С помощью этого поля можно управлять, обозначаются ли, например, статические моменты как S или Q.

Оценка стоимости

Оценка стоимости, как правило, выполняется по стоимости материала, назначенного стержням сечения (см. главу Материалы). Если для сечения должны применяться специфические параметры, можно отдельно задать удельную стоимость и единицы на вкладке Оценка стоимости.

Оценка выбросов CO₂

Оценка выбросов CO₂ также, как правило, основывается на материале сечения. Удельные выбросы и единицы на вкладке Оценка выбросов CO₂ можно задать для каждого сечения отдельно.

Сглаживание напряжений для избежания сингулярностей

Сглаживание напряжений подходит прежде всего для составных деревянных сечений, чтобы избежать сингулярностей в зонах соединений. Там касательные напряжения часто приводят к пикам напряжения, которые неблагоприятно влияют на расчёт. С помощью этой функции достигается лучшее распределение напряжений.

Сравнение результатов без сглаживания напряжений (слева) и со сглаживанием напряжений (справа)

Характеристики сечения

В этом разделе указаны важнейшие характеристики сечения. Другие значения можно найти на вкладке Характеристики сечения.

Площади сечения

Площади сечения подразделяются на общую площадь 'Осевая A' и площади 'Сдвиг A_y' и 'Сдвиг A_z'. Площадь сдвига A_y связана с моментом инерции I_z, площадь сдвига A_z — соответственно с I_y.

Информацию об определении площадей сдвига вы найдёте в следующем специализированном материале:

• KB 000966 | Типы плоскостей сдвига и их значение

Площади сдвига влияют на деформацию от сдвига, которую следует учитывать прежде всего у коротких массивных стержней. При изменении площадей сдвига следует избегать крайне малых значений: площади сдвига содержатся в знаменателе уравнений, что может привести к числовым проблемам.

Моменты инерции сечения

Моменты инерции определяют жёсткость сечения относительно нагружения моментами: постоянная кручения стержня I_T описывает жёсткость против скручивания вокруг продольной оси, моменты инерции сечения 2. степени I_y и I_z — жёсткости против изгиба вокруг локальных осей y и z. Ось y понимается как „сильная“ ось. Секториальный момент инерции 2. степени I_ω описывает сопротивление депланации.

У несимметричных профилей моменты инерции указываются относительно главных осей u и v сечения. Локальные оси сечения показаны на графике сечения.

Характеристики сечения и оси L

Площади сечения и моменты инерции можно скорректировать с помощью коэффициентов, заданных как специфическая для сечения 'Изменение конструкции' (см. главу Изменения конструкции).

Наклон главных осей

Наклон главных осей описывает положение главных осей относительно стандартной системы главных осей симметричных сечений. У несимметричных профилей это угол α между осью y и осью u (положительный по часовой стрелке). Главные оси обозначаются у симметричных профилей как y и z, у несимметричных — как u и v (см. рисунок Характеристики сечения и оси).

Наклон главных осей определяется по следующей формуле:

Наклон главных осей профилей из библиотеки недоступен для редактирования. Однако можно повернуть сечение на пользовательский угол: для этого активируйте поле 'Поворот сечения' в разделе 'Опции' (см. раздел Поворот сечения).

Размеры (для неравномерных температурных нагрузок)

Размеры относительно ширины b и высоты h сечения необходимы для расчёта температурных нагрузок.

RSECTION

Если имеется сечение, созданное в RSECTION, можно с помощью кнопки открыть программу сечений и изменить сечение.

Характеристики сечения

На вкладке Характеристики сечения значения сечения подробно перечислены.

Характеристики параметрического сечения

Характеристики сечений параметрических профилей определяются с помощью RSECTION.

Статистика

Вкладка Статистика даёт обзор стержней в модели, использующих данное сечение. 'Общий вес' можно использовать, например, для спецификации стали или оценки стоимости.

Статистика сечения

Точки

Геометрия сечения определяется с помощью точек. Они также служат основой для Линий.

Точки сечения

Координаты точек определения перечислены в таблице. При выборе строки эта точка отображается красным цветом на графике сечения. У тонкостенных сечений точки определения отмечены на центральных линиях символом +. Сгенерированные контрольные точки для дуг распознаются по символу замка с +. Точки на границах сечения образуются из толщин элементов.

У дуг в разделе 'Параметры' помимо координат точек можно считать параметры дуги.

Линии

Точки сечения соединяются линиями, так что геометрия сечения задана его контуром. Линии также служат основой для Частей.

Линии cечения

Точки определения линий, а также типы линий и их длины перечислены в таблице. При выборе строки эта линия отображается красным цветом на графике сечения.

Части

Из контурных линий сечения создаются одна или несколько частей.

Части сечения

Для каждой части сечения указываются определяющие линии, материал, площадь сечения и погонная масса.

Элементы

Элементы сечения необходимы для Тонкостенной модели и расчёта эффективного сечения. Части сечения состоят из одного или нескольких элементов с прямолинейными или изогнутыми участками постоянной толщины. Начало и конец элемента определяются координатами Точек.

Элементы поперечного сечения

Для каждого элемента указываются толщина, толщина на сдвиг и длина. Дополнительная информация о выбранном элементе отображается в параметрах в нижнем разделе.

Точки напряжений

Точки напряжений необходимы для определения напряжений в сечении. Все сечения из библиотеки снабжены точками напряжений в релевантных для расчёта местах профилей.

Вкладка Точки напряжений состоит из до четырёх подвкладок. Там можно считать координаты точек напряжений, статические моменты и ординары депланации с соответствующими толщинами (у тонкостенных сечений), а также удельные напряжения, рассчитанные по тонкостенной теории TWA (у тонкостенных сечений) и методом конечных элементов FEM.

Проверка точек напряжений и характеристик сечений

Распределения характеристик сечения и распределения напряжений можно проверить на графике сечения: щёлкните по столбцу значения или выберите тип в списке под графиком.

Сетка КЭ

Последняя вкладка управляет настройками сетки КЭ, на основе которой определяются характеристики сечения и удельные напряжения.

Сетка КЭ сечения

Два поля ввода позволяют влиять на дискретизацию. С коэффициентом меньше 1 создаётся более мелкая сетка, с коэффициентом больше 1 — более грубая сетка. Как правило, здесь корректировки не требуются.

Оценка стоимости

Вкладка Оценка стоимости отображается, если на вкладке 'Основы' отмечена опция Оценка стоимости.

Задание удельной стоимости и единицы измерения для сечения

Если для материала сечения уже имеются заданные данные для оценки стоимости, поле 'Принять из материала' активировано по умолчанию. Таким образом действуют привязанные к стержням определения удельной стоимости, и двойные задания предотвращаются. Если вы хотите отдельно задать удельную стоимость и единицы для стержней с определённым сечением, отключите это поле.

Отметьте, какой показатель сечения релевантен для оценки стоимости: вес, объём, площадь или длина. Введите в столбце 'Удельная стоимость' значение, которое стоит одна единица параметра. В списке столбца 'Единица' доступны различные варианты удельных стоимостей.

Значения веса, объёма, площади и длины, указанные в столбце 'Количество', образуются из свойств стержней, которым назначено сечение.

'Стоимость' показывает цену для всех использованных стержней сечения. Они также представляют 'Суммарную стоимость'. Если для оценки стоимости активировано несколько сечений, по суммарной стоимости можно также считать долю сечения в [%] в общих затратах.

Оценка выбросов CO₂

Вкладка Оценка выбросов CO₂ отображается, если на вкладке 'Основы' отмечена опция Оценка выбросов CO₂.

Задание предельной эмиссии и единицы для сечений

Если для материала сечения уже имеются заданные данные для оценки выбросов CO₂, поле 'Принять из материала' активировано по умолчанию. Таким образом действуют привязанные к стержням определения выбросов, и двойные задания предотвращаются. Если вы хотите отдельно задать удельные выбросы и единицы для стержней с определённым сечением, отключите это поле.

Отметьте, какой показатель сечения релевантен для оценки выбросов CO₂: вес, объём, площадь или длина. Введите в столбце 'Удельный выброс' значение выбросов CO₂, которое вызывает одна единица параметра. В списке столбца 'Единица' доступны различные единицы выбросов для CO₂-эквивалентов.

Значения веса, объёма, площади и длины, отображаемые в столбце 'Количество', образуются из свойств стержней, которым назначено сечение. 'Выброс' определяется из этих значений и удельного выброса.

'Суммарный выброс' указывает CO₂-эквиваленты, которые вызывают все стержни сечения. Кроме того, указывается доля выбросов в [%], которую это сечение имеет в общих выбросах. 'Общий выброс' образуется сложением суммарных выбросов каждого сечения.