Система автоматизированного проектирования и расчета
+7 (499) 922  00  02

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

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

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


Комментарии

0
nwmps
"Встраивать узел в расчетную модель не обязательно" это не так, в вашем примере совпало, это редкость (узлы то разные бывают). Перемещениями задавать смещение только если если учтена податливость на концах стержней, в противном случае вписывать либо считать по усилиям, а не по перемещениям.

Подписка

Вы хотите первыми узнавать о выходе новых версий, проводимых мероприятиях и акциях компании? Подписывайтесь!

Подписаться
Обучись расчетному комплексу ЛИРА 10 бесплатно
До 31 июля вы можете пройти бесплатно базовый курс, состоящий из 5-ти видео-уроков, с пошаговым объяснением выполнения задач и самостоятельной работой для отработки полученных навыков.
09 июля 2019
Семинар в Душанбе «Современные методы моделирования и расчета зданий и сооружений на статические и сейсмические нагрузки и воздействия»
Компания ЛИРА софт приглашает инженеров-расчетчиков, конструкторов, ГИПов, сотрудников экспертизы, сотрудников ВУЗов, а также других специалистов, имеющих отношение к расчетам строительных конструкций, принять участие в семинаре, посвященном расчету зданий и сооружений на статические и сейсмические нагрузки и воздействия.
04 июля 2019
Первый выпуск курса «Расчет зданий и сооружений на устойчивость против прогрессирующего обрушения»
     С 3 по 5 июня прошел трехдневный курс повышения квалификации: «Расчет зданий и сооружений на устойчивость против прогрессирующего обрушения».
14 июня 2019
Приглашаем всех пользователей ЛИРА 10 на курс «Лира 10. Расчет строительных конструкций. Продвинутый курс»
Компания «ЛИРА софт» приглашает всех пользователей ЛИРА 10 на второй по уровню сложности курс "ЛИРА 10. РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ПРОДВИНУТЫЙ КУРС"
11 июня 2019
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
Расчет фильтрации
Учёт фильтрации грунтовых вод является важной задачей во многих областях строительства (геотехника, гидротехника, экология).
В ПК ЛИРА 10.8 реализован тип задачи, который позволяет проводить расчет поля давления и скорости фильтрации грунтовых вод в расчетных схемах с произвольной геометрией для дальнейшего определения напряженно-деформированного состояния от действия вычисленного дополнительного давления.
05 июля 2019
ЛИРА 10. Базовый. Урок 1. Расчет железобетонного каркаса
Цели и задачи: Овладеть навыками создания моделей железобетонных конструкций с нуля. Произвести расчет на основе сочетания нагрузок, научиться анализировать результаты.
03 июля 2019
ЛИРА 10. Базовый. Урок 2. Расчет стального каркаса
Цели и задачи: Овладеть навыками создания моделей стальных каркасов с нуля. Произвести расчет на основное сочетание нагрузок.
03 июля 2019
ЛИРА 10. Базовый. Урок 3. Учет работы сооружения совместно с грунтом основания
Цели и задачи: Овладеть навыками создания расчета зданий с учетом грунтовых условий. Научиться строить модель грунта.
03 июля 2019
Все записи вебинаров