[МЕТОД]

Всем привет!
Вопрос. Как считать пояса и раскосы опор ВЛ с учетом эксцентриситетов?
В нормах СП 16.13330.2011 «Проектирование Стальных конструкций» (а также в СНИП и ДБН) есть раздел проектирования опор ВЛ. В п.16.12 описан ответ на этот вопрос. Но что делать если исходные данные не попадают в рамки п.16.12?
Для примера возьмем свободно стоящую промежуточную опору ВЛ с треугольной решеткой (с не совмещенными узлами на соседних гранях), рассчитываемую в нормальном режиме (без крутящих моментов на ствол опоры). Уголок пояса L160x10. Уголок раскосов L75x6.
Определим коэффициент alfa d, учитывающий эксцентриситет для раскосов.
Относительный эксцентриситет c/b, а также соотношение усилий Nmd/Nm находятся в границах:
1) c/b Є [0.55;0.66], Nmd/Nm Є [0;0.70];
2) c/b Є (0.45;0.55], Nmd/Nm Є [0;2.33(c/b)-0.58].
Для 2-го случая:
при c/b=0.45 - Nmd/Nm Є [0;0.49];
при c/b=0.55 - Nmd/Nm Є [0;0.70].
Диапазон (0.45;0.66] ограничивает размещение отверстия для болта в интервале [72;105] мм, считая от обушка. Как быть если болт размещен вне этих пределов?
Как быть если Nmd/Nm > 0.7 (или еще меньше: Nmd/Nm > 0.49)?
Также для раскоса отношение c/b Є [0.54;0.60]. Как быть если болт размещен вне этих пределов?
А также. При c/b=0.5 у раскоса коэффициент alfa d нужно увеличить на 5%. ЭТО КАК? Я приближаю риску к центру тяжести, от чего эксцентриситет уменьшается, а я его должен увеличивать на 5%?
Добавлю. В Пособии по проектированию опор ВЛ тоже есть п.4.9, где пишут – можно учитывать alfa m, alfa d, но в последующих примерах и формулах об этом больше ни слова.
Благодарю!

[Vavan Metallist]

Сообщение от МЕТОД Как быть если болт размещен вне этих пределов?

1. Разместить болты в этих пределах.
2. Считать все элементы как сжато-изогнутые без всяких фокусов с коэффициентами. Ведь первым абзацом пункта стальных норм идет: "расчет на устойчиовсть сжатых элементов из одиночных уголков следует выполнять как правило с учетом эксцетричного приложения продольной силы". А вот считать а вот с альфа ем и алфа де расчитывать "допукается"

[МЕТОД]

Vavan Metallist, я тоже как правило стараюсь вписаться в ограничения.
А вот по расчету уголка с учетом эксцентриситета - ловушка. Наши нормы умалчивают как считать одиночные уголки по устойчивости в сжато изогнутом и внецентренно сжатом состоянии (ну хоть по прочности посчитать можно). Как Вы с этим справляетесь?

[IBZ]

Сообщение от МЕТОД как считать одиночные уголки по устойчивости в сжато изогнутом и внецентренно сжатом состоянии

Пособие к СНиП II-23-81* пункты 14.4 - 14.11, непосредственно проверка - по пунктам 14.7-14.8.
Наверняка есть и в актуализированной версии (пока, вроде, не утверждена).

[МЕТОД]

IBZ, благодарю, я как раз думал про фермы из одиночных уголков, но про фермы в Пособии я до сих пор не знал.

В любом случае это что-то. Просмотрел. Смущает два момента.
1. 14.3. В отличие от пространственных решетчатых конструкций из одиночных уголков типа опор ЛЭП плоские фермы покрытий характеризуются: более высокими соотношениями усилий в элементах решетки и поясов и, соответственно, меньшей разницей сечений этих элементов; наличием растянутых и, при беспрогонных решениях, изгибаемых поясов; закреплением сжатых поясов (прогонами в узлах или настилом по всей длине) от скручивания. Указанные особенности определили использование для плоских ферм особой методики расчета, основанной на прямом учете внецентренности усилий в стержнях ферм.
2. Это не написано, но можно догадаться после прочтения, что раскосы в таких фермах следует крепить только изнутри поясов, а в опорах ВЛ при болтовых соединениях их цепляют и снаружи и изнутри. И получается что для наружных раскосов эксцентриситеты больше.

Мне вспомнилась "Инструкция по проектированию ферм из одиночных уголков. НИИСК 1963". Она маленькая. Просмотрел и ее.
1. Тоже явно не написано, но видно, что все раскосы внутри поясов.
2. В п.7 поясняется про детали расчета сжатых раскосов со шпренгелями (даются значения эксцентриситетов, коэффициент влияния формы эта=1,3, расчет из плоскости - как сжато изогнутый, в плоскости - как центрально сжатый). Но не пишут про обычные раскосы без шпренгелей.

Но все равно - как минимум это возможность считать внецентренно сжатые и сжато изгибаемые уголки для данных условий.

Надо еще порыться в расчетах сквозных колонн...

[IBZ]

Найдите еще "Пособиеt по проектированию стальных конструкций опор воздушных линий (ВЛ) электропередачи и открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций напряжением свыше 1 кВ (к СНиП II-23-81*)" за авторством ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ

[МЕТОД]

IBZ, благодарю. Пособие по ВЛ я уже просмотрел. Кроме многоуровневых формул там еще встречается популярная фраза, типа "расчеты по устойчивости см. СНИП"). В этом Пособии есть методика расчета на устойчивость поясов с тесекопическим стыком и учетом эксцентриситета от такого стыка. Это хорошо, можно применять, но это уже специальный узел. А мне интересно для начала как раскос посчитать.

+ что интересно. Нормы умалчивают как считать раскосы сквозных колонн (кроме фразы, что "считайте как решетки фермы", а ссылки на методику для ферм нет. Может в Пособии поискать...). В то же время СКАД Кристалл считает раскосы как центрально сжатые, умалчивая про эксцентриситеты.

[МЕТОД]

Просмотрел книги популярных авторов касательно расчета сквозных колонн в части расчета раскосов.
У всех одно и то же - раскосы считаются как центрально сжатые стержни, а реальные эффекты от эксцентриситетов заложены в коэффициент условия работы gamma_c =0.75.

Также у Горева нашел те же размышления в части раскосов ферм из одиночных уголков. См. файл.

Вот только нормы не поясняют нам природу коэффициентов условий работы. В книгах пишут, что это результат статистических наблюдений за поведением конструкций рассчитанных по данным нормам. Или еще как говорят "коэффициент не знания". Оно может и так - все это множество эксцентриситетов и моментов слишком усложняет жизнь инженеру и государство дарит ему волшебный коэффициент.

Посему предварительно сделаем вывод: пользуемся коэффициентами условий работы, а также коэффициентами alfa m, alfa d (которые наверное пойдут в запас прочности).

[МЕТОД]

Привет всем любителям проектирования опор ВЛ!
Прошел почти год, и я снова ищу ответы на вопросы данной темы.
Ниже я поделюсь с Вами новыми знаниями (И ГИПОТЕЗАМИ).
На примере СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции». Раздел 16. Дополнительные требования по проектированию опор ВЛ.
1. Опора ВЛ – особое сооружение, пространственная стержневая система, как правило из одиночных уголков. Особенности работы этого сооружения отличны от работы обычных плоских ферм и плоских ферм из одиночных уголков. Поэтому в ряде случаев применяются особые методы и гипотезы расчета.
2. При расчете на устойчивость стержней, усилия в стержнях определяются с учетом эксцентриситетов (п.16.12).
3. Допускается принимать alfa_m = alfa_d = 1.0:
- при центрировании осей раскосов на центр тяжести поясного уголка;
- при расчете опоры в аварийном режиме обрыва проводов;
- при расчете опоры в концевом режиме;
- при Nmd/Nm<0.15 (это из старой инструкции, но вполне жизненная рекомендация);
- при двухрядном расположении болтов.
4. В п.16.12 условная гибкость (УГ) принимается <=3.5. Но если проанализировать член формул УГ*(0.2-0.05*УГ), то мы заметим, что функция растет от 0 до 2.0, а от 2.0 до 3.5 падает. Поэтому, если принять ГИПОТЕЗУ о том, что при увеличении гибкости пояса его работа на устойчивость ухудшается, то следует принимать УГ <=2.0 (а не 3.5).
5. В п.16.12 при c/b=0.55…0.66 допускается Nmd/Nm<0.7, а при c/b=0.40…0.55 допускается только Nmd/Nm<(2.33*(c/b)*0.58), что всегда меньше чем 0,7. Т.е. получается, что при приближении Nmd к центру тяжести допускается меньшее Nmd/Nm, т.е. приближении Nmd к центру тяжести работа узла на устойчивость ухудшается. Если принять ГИПОТЕЗУ, что при приближении Nmd к центру тяжести работа узла на устойчивость улучшается, то условие в СП неверно. Вместо Nmd/Nm<(2.33*(c/b)*0.58) я оставляю Nmd/Nm<0.7.
6. В п.16.12 указано увеличивать alfa d на 5% при привязке 0,5b. Т.е. увеличить на 5% при приближении к Ц.Т. Применяя ГИПОТЕЗУ п.5 добавлять 5% не следует.
7. Если считать alfa m, alfa d по формулам 209-212 и подставлять c/b от 0,4 до 0,66 с интервалом 0,01, то мы получим график обычной «параболы» с минимумом при c/b=0.55. Т.е. получается, что при отдалении от ЦТ работа узла улучшается до 0,55, а после 0,55 ухудшается. Если принять ГИПОТЕЗУ, что работа узла ухудшается равномерно, то следует посчитать alfa m, alfa d для крайних значений 0,4 и 0,66, а между ними считать по интерполяции.
8. Для упрощения расчетов и в небольшой запас прочности - опоры по схемам а, г, д считать одинаково по схеме а.
9. При непопадании c/b в диапазон 0,4-0,66 применить экстраполяцию, пользуясь значениями для 0,4 и 0,66, а также условием, что для c/b=0.28 (0,28 – среднее отношение ЦТ к ширине уголка для любого уголка) мы попадаем в ЦТ и alfa_m = alfa_d = 1.0. При экстраполяции ориентируемся не на фактическое c/b (ведь может быть c/b <0), а на расстояние от фактической риски (которая может быть в воздухе) до ЦТ.
10. При сварных узлах (что бывает редко), центрировании на обушок пояса и размещении уголков внутри пояса применять формулу alfa_m = alfa_d = 1.0+0.12*(Nmd/Nm). В данном узле при центрировании на другую точку пользоваться интер и экстраполяцией, принимая alfa_m = alfa_d = 1.0 при c/b=0.28.
11. При наличие в узле распорки (или третьего раскоса), который центрируется не на узел схождения двух основных раскосов мы получим дополнительный момент, который следует учесть путем увеличения Nmd через M/l.

Фух, это все. У кого есть дополнения и исправления – пишите.
Чуть позже сделаю пару примеров.

----- добавлено через ~20 мин. -----
Да. А как же моменты в поясах опоры из МКЭ).
Представим, что мы проектируем плоскую ферму из одиночных уголков (или ГСП). По хорошему мы составляем в МКЭ осевую (по ЦТ) схему и все расцентровки там учитываются и моменты которые от этого получаются.
Теперь перейдем к опоре ВЛ. 1000 элементов и узлов. Высота 50м. Если в каждом узле ставить расцентровки по 20…50 мм, то такая расчетная схема будет собираться весьма долго. Если мы потрудимся, то увидим моменты от расцентровок. Но этого делать не нужно. Мы можем сделать схему без расцентровок, а эксцентриситеты учесть при помощи alfa m, alfa d.
Но все же есть смысл делать в МКЭ расцентровки которые есть на осевой схеме (их не много) – для правильного определения нагрузок на болты.
Далее. Если мы сделаем только осевую схему с центрированием элементов в один узел – мы все равно получим в МКЭ моменты. Это от жесткости. Анализирую различные нормы и литературу по фермам и серии по опорам можно сделать вывод – эти моменты можно не учитывать.
Значит берем моменты из МКЭ иииииии закрываем на них глаза). Не повторять с обычными плоскими фермами!

[МЕТОД]

Добавляю файл с примерами расчетов по вышеуказанным правилам.

[мозголом из Самары]

Сообщение от МЕТОД обавляю файл с примерами расчетов по вышеуказанным правилам.

Не могли бы вы воложить расчет "Варианта 1" у меня с вами числа не сходятся

И что делать если к поясу в один уровень приходит 4 ре раскоса ( 2 в одной плоскости и 2 в другой)? перемножить альфа m1* альфа m2???

[МЕТОД]

мозголом из Самары, благодарю за вопрос!
Главное что расчеты по моим гипотезам и по нормам не сильно отличаются)

Обязательно пользуясь гипотезами в посте №9 мой расчет выглядит так.

+++
Пояс 160х10. c=80; b=160; Liambda- = 3.21 но принять 2 (см. гипотеза 4); Nmd=103.2; Nm=500.
При c/b=0.4 alfa_m=… (SP210)
alfa_m=0.95+0.1*0.4+(0.34-0.62*0.4+2*(0.2-0.05*2))*103.2/500=1.050
При c/b=0.66 alfa_m=… (SP209
alfa_m=1+(0.66-0.55+2*(0.2-0.05*2))*103.2/500=1.064
По интерполяции для c/b=80/160=0.5 находим alfa_m=1.056=1.06
+++
Раскос 90х6 (хотя сечение влияния не оказывает).
При c/b=0.4 alfa_d=… (SP212)
alfa_d=1-0.04*0.4+(0.36-0.41*0.4)*103.2/500=1.024
При c/b=0.66 alfa_d=… (SP211)
alfa_d=1.18-0.36*0.66+(1.8*0.66-0.86)*103.2/500=1.01. Принять 1.024
По интерполяции для c/b=80/160=0.5 находим alfa_d=1.024=1.02

[Alberto365]

МЕТОД, добрый день ! Я хотел бы поподробнее изучить СП 16.13330.2011, п.16.12. Есть какая-нибудь литература по этой теме ? Я буду разрабатывать методики или рекомендации расчета в САПР с учетом п.16.12. Если вас заинтересовало, дайте свою почту, напишу вам там. Заранее благодарен !