Система автоматизированного проектирования и расчета
+7 (495) 180-47-59

51. Анализ работы узла соединения крестовой связи в ПК ЛИРА 10.6

51. Анализ работы узла соединения крестовой связи в ПК ЛИРА 10.6 Автор: Дворак Алексей

Довольно часто бывают случаи, когда крестовые связи проходят через балочную клетку и при этом являются высоконагруженными элементами, имеющими разрыв в виде соединительной фасонки в зоне крепления к пересекающей связи балке (рис. 1). Вроде бы ничего сложного нет и, соответственно, возникает вопрос, а на что мы хотим обратить внимание в данной заметке? Ответ: какие будут касательные напряжения в балке и будут ли они вообще, и стоит ли на них обращать внимание.

 01.png

Рис.1 Вид узла крепления крестовой связи к пересекающей связь балке.

В расчетной схеме на макро уровне (каркас здания) крестовая связь замоделирована без учета реальных габаритов узла крепления связи (рис. 2). Это классический вариант модели без дополнительной детализации. Сечения элементов приведены на рисунке 2.

 02.png

Рис.2 Модель блока с вертикальными связями и балкой площадки

Выполняем расчет и смотрим усилия в элементах связей и в балке площадки (рис. 3 и 4). Проводим проверку сечений и видим, что сечения удовлетворяют проверкам по 1-му и 2-му предельным состояниям (рис. 5). Усилия в балке минимальные, поперечная сила Qz в элементах связей и в балке стремится к нулю. Все отлично, подбираем количество болтов, толщину приемной фасонки и катет сварного шва приварки фасонки к балке.

 03.png

Рис.3 Осевые усилия N (тс) в элементах

 04.png

Рис.4 Поперечная сила Qz (тс) в элементах

 05.png


06.png

Рис.5 Результаты проверки сечений по 1-му и 2-му предельному состоянию

Выполняем расчет и конструирование узла и получаем следующую геометрию соединения (рис. 6). При этом толщина стенки двутавровой балки 25Б1 составляет всего 5 мм.

 07.png

Рис.6 Геометрические характеристики узла

Теперь попробуем проанализировать работу этого узла в микромасштабе. Создадим расчетную модель данного соединения в ПК ЛИРА 10.6. Поведение самих сечений связи и балки для нас не представляют в данном случае интереса, поэтому они будут замоделированы стержневыми элементами, а вот зона самого узла будет смоделирована оболочками. Болты моделируются абсолютно жестким телом.

 08.png09.png

10.png11.png

Рис.7. Модель узла, встроенная в расчетную схему

Теперь посмотрим на результаты расчета узла. Видно, что касательные напряжения в стенке балки очень большие (250 МПа при допустимых для стали С245 - 139 МПа), происходит срез балки, следовательно, необходимо выполнять усиление стенки балки. Исходя из приведенных результатов, можно сделать вывод, что мы «теряем» касательные напряжения в узле при расчете на макроуровне, так как не оцениваем работу самого узла. В данном случае нам необходимо самостоятельно оценивать работу соединения в процессе конструирования.

 12.png

Рис.8 Касательные напряжения в узле.

Для определения касательных напряжений в «ручном» режиме (без моделирования узла и встраивания его в расчетную схему – моделирование узлов довольно трудоемкое занятие), необходимо определить поперечную силу, действующую на узел. Для этого воспользуемся инструментом ПК ЛИРА 10 - «Узловые реакции». Выберем элементы с одной половины от узла и узел в котором необходимо получить реакцию (рис. 9)

 13.png

Рис.9 Реакции в рассматриваемом узле (тс).

Видно, что поперечная сила в узле составляет примерно 77 тс. На эту силу и будем выполнять проверку сечения по формуле Д.И.Журавского.

17.png

где Q – поперечная сила в узле;

Sy – cтатический момент полусечения относительно местной оси Y;

Iy – главный момент инерции относительно местной оси Y;

t – толщина стенки балки.

Статический момент полусечения и момент инерции сечения определяем в ПК ЛИРА, построив пользовательское сечение и вычислив его геометрические характеристики (рис. 10)

Название

Обозначения

Значение

Единицы измерения

Главный момент инерции относительно местной оси Y1

ly1

61053.28195

см4

Статический момент полусечения относительно местной оси Y1

Sy1

1166.87196

см3

 14.jpg

Рис. 10 Поперечное сечение узла и его геометрические характеристики, требуемые для расчета касательных напряжений.

Мы получили значение касательных напряжений, сопоставимое с тем, что вычислили в ПК ЛИРА 10.6.

Вывод: При конструировании необходимо понимать работу соединения, чтобы не упустить какие-то не совсем очевидные моменты работы узла. В сложных случаях (если есть сомнения в том, все ли мы учли при расчете узла вручную) необходимо сделать модель работы узла в расчетном комплексе.

Встраивать узел в расчетную модель не обязательно, можно сделать расчет узла локально, использовав в качестве граничных условий перемещения узлов (рис. 11).

 15.png

16.png

Рис.11 Локальная модель, где в качестве граничных условий использовались перемещения узлов. Значения касательных напряжений совпадают со значениями, показанными на рис.8.

Следите за нашими новостями в социальных сетях:

Возврат к списку


auth
Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь

Международный конкурс студенческих работ «Steel2Real-21»
29 октября 2020 года в 15:00 (мск) в онлайн-формате состоится старт VI международного конкурса студенческих работ «Steel2Real-21»
28 октября 2020
ПК ЛИРА 10 от 112 000 руб. для малого бизнеса и ИП
Для поддержки предприятий малого бизнеса и индивидуальных предпринимателей «Лира софт» устанавливает сниженные тарифы на приобретение расчетного комплекса ЛИРА 10
20 октября 2020
ЛИРА софт приглашает на форум «ИНТЕРОНСТРОЙ»
20 октября 2020 в рамках Форум 100+ состоится Международный форум конструкторов строителей и инженеров расчётчиков 100+ «ИНТЕРКОНСРОЙ».
09 октября 2020
Опыт использования ЛИРА 10 на примере ООО «УралТЭП»
На вебинаре 22 сентября специалисты «УралТЭП» поделятся опытом применения ЛИРА 10 на примере двух объектов энергетики
16 сентября 2020
Все новости
Реализация модели контактного слоя при расчете адгезионного соединения с использованием метода конечных элементов
В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
06 июня 2019
Оценка точности нелинейного статического метода анализа сейсмостойкости сооружений
В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
06 февраля 2018
Напряженно-деформированное состояние коррозионно - поврежденных железобетонных элементов при динамическом нагружении
С помощью современного программно-вычислительного комплекса  ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния  не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано   влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
25 января 2018
Применение технологий BIM при расчете зданий в условиях сложной геотехнической обстановки в связке программ Revit, ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D
В статье рассматривается методика совместной работы ПК ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D посредством API модуля. С позиции инженера-расчетчика рассматриваются возможности передачи моделей между различными программами с применением технологий информационного моделирования.
21 июня 2017
Все публикации
Опыт использования ЛИРА 10 на примере ООО «УралТЭП»
На вебинаре 22 сентября специалисты «УралТЭП» поделятся опытом применения ЛИРА 10 на примере двух объектов энергетики
16 сентября 2020
Вебинар для преподавателей ВУЗов. Применение ЛИРА 10 в учебном процессе.
Приглашаем научно-педагогических работников на бесплатный вебинар по эффективному использованию ЛИРА 10 в ВУЗах
09 сентября 2020
Расчет здания на упругом основании. Решение практических задач.
На вебинаре вы увидите живую демонстрацию работы модуля Грунт и модуля Физическая нелинейность, в том числе и на примере схемы реального здания.
14 августа 2020
Все записи вебинаров