Балка переменной высоты

Балка переменной высоты · 05.09.2007, 10:50

Добрый день!
Столкнулась со следующей прблемой: необходимо просчитать стальную балку переменной высоты (типа Венталл). В Gen 3DIN разбила ее на дискретные участки разного сечения, получила приемлемый прогиб, но на прочность и устойчивость проверить затруднилась - закрепление в плоскости рамы фактическое брать нельзя - разная высота сечения на разных участках, какие методики существуют по данному вопросу, посоветуйте!

p_sh · 05.09.2007, 11:39

не владею вопросом - только в коридоре слышал.
возможно следует попробовать моделировать оболочечными элементами и устойчивость проверять,так сказать, на живой (не стержневой) схеме. - поспрошайте у службы поддержки..

05.09.2007, 11:47

Оболочечными можно - чисто напряжения (хотя почему их нельзя определить по известному моменту от балочной схемы???). На устойчивость в чисто эйлеровой постановке - можно, а это не совсем то, что нужно на практике.

Разработчик · 05.09.2007, 12:53

Схемку бы... А то поди догадайся, что за тип такой "Вентал"?..

Ольга Т · 05.09.2007, 13:04

Схемку прилагаю
[ATTACH]1188983084.dwg[/ATTACH]

Разработчик · 05.09.2007, 13:52

Вам рассчитать или методику расписать, как рассчитать руками не сильно отклоняясь от СНиПа?
Если не руками, то p_sh и The_Mercy_Seat правильно говорят - оболочечными. А после того, как посчитаете критическую нагрузку потери устойчивости плоской формы изгиба, ее надо будет уменьшить. Насколько уменьшить - см. график в посте 60
http://dwg.ru/forum/viewtopic.php?t=...r=asc&start=45
он показывает насколько формулы СНиП/СП отклоняются от "чистого" решения.

Ольга Т · 05.09.2007, 15:21

Спасибо, попробую

Ольга Т · 05.09.2007, 15:23

Но если Вам не трудно, не могли бы Вы посоветовать литературу? Я в первый раз сталкиваюсь с подобным случаем

AAA EuroAngar · 05.09.2007, 15:33

Цитата:

Сообщение от Ольга Т

Но если Вам не трудно, не могли бы Вы посоветовать литературу? Я в первый раз сталкиваюсь с подобным случаем

Монография В. В. Катюшина «Здания с каркасами из стальных рам переменного по длине сечения (расчет, проектирование, строительство)»

Ольга Т · 05.09.2007, 15:38

Спасибо

AAA EuroAngar · 05.09.2007, 15:44

Так же вариант, что бы упростить, раскрепить балку из плоскости так чтобы фи б было больше 1, тогда устойчивость балки можно не проверять.

Разработчик · 05.09.2007, 15:50

Какую литературу? СНиП II-23-81? Или по устойчивости? Если последнее, то вряд-ли мой совет Вам поможет, я же разработчик и литература, которой я пользуюсь содержит кучи уравнений в частных производных и пр. математической билиберды, совершенно ненужной инженеру. Из классиков, например Тимошенко С. П., Устойчивость упругих систем, хотя лично я предпочитаю Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. Остальное Яндекс покажет, но для инженеров нужна иная литература, может другие участники форума подскажут.

Алекс80 · 05.09.2007, 16:32

Ольга Т
посмотрите здесь http://archive.cadmaster.ru/articles/35_scad_office.cfm

05.09.2007, 19:35

Цитата:

Сообщение от Ольга Т

Расчет таких рам разбросан по учебникам, и я бы порекомендовал больше ориентироваться на "ручные" (индивидуально для данного случая) разработанные методики чем на конечно-элементщину. Просто там уже указано, на что обратить внимание, на какие проерки, а МКЭ кроме тех же усилий и красивых картинок ничего не даст.

Цитата:

Сообщение от Алекс80

посмотрите здесь http://archive.cadmaster.ru/articles/35_scad_office.cfm

Эту статью уже как то обсуждали. Я в процессе обучения программам довольно часто пробовал моделить балочные конструкции оболочками. Какие то полезные знания в части закономерностей распределения напряжений это дало.
Но по большому счету, такого рода модели балок (оболочечные) кроме как осредненные напряжения, ничего дать не могут. Это помогает при учете стесненного кручения (специальные балочные КЭ, таковое учитывающие, тоже бывают, но не во всех программах - я только ansys знаю)
Локальные напряжения (на пересечениях ребер, стенок и поясов, например), чтобы определить - нужно детально прорабатывать модель с выкружками, местными сгущениями сетки и т.д. (ничего этого в примере про SCAD нет). И то - зачем? Строителям это не нужно - если, тем более, конструкция несет статическую нагрузку, а концентраторы имеют значение, в основном, при расчете на выносливость.
На местную устойчивость, что бы там в каких статьях не писали - посчитать таким образом точно нельзя. Мы же не исходим из эйлерова расчета на устойчивость при проектировании колонн? Там "коэффициент запаса" - от 10 до 30 в среднем, и фактическии (по СНиП) запаса может и не быть. Непосредственно результаты расчета по Эйлеру можно принимать только для гибких элементов (в этом случае эйлеров запас должен быть больше 1,3).
То есть - только напряжения, только лишний раз убедиться что гипотеза плоских сечений (секториальных площадей) и балочная теория живет и побеждает.
А в остальных расчетах (на устойчивость и т.д.) - можно применяться к формулам и методикам для обычных двутавров.

Цитата:

Сообщение от Ольга Т

Хотя, балках переменного сечения есть конечно еще ряд своих индивидуальных особенностей - дополнительные касательные напряжения, например, увеличивающиеся от центра к поясам, и способные разрушить сварные швы (см. рис.).
Но это все можно и в ручную посчитать, или, если ваш программный комплекс позволяет - использовать конечные элементы переменного профиля.
Кстати, одна из таких программ, с такими элементами - вот эта. http://home.wanadoo.nl/wolsink/
(файл Mechanic.zip)
Раньше ее выкладывал T_M_S в download, но там - старая версия, а новая позволяет много чего, например по еврокоду сечения проверять. Она бесплатна, правда NON prismatic beam там только прямоугольники. Нужно будет пересчитывать эквивалентную по J, А, W высоту и ширину (из уравнения J=b*h^3/12 и т.д.), моменты (прогибы) это поможет правильно определить. Если хотите - могу вам подсобить со стат. расчетом в ней, там нужно 4 элемента ввести - два на колонны и два на ригели, только данные подробные подбросьте.

[ATTACH]1189006662.jpg[/ATTACH]

Integer · 06.09.2007, 01:55

Типичное "Венталловское" изделие, я не люблю эту схему с шарнирами на опорах, потом будут фланцевые соединения, это точно. Я считал эту схему следующим образом:
1. Задавал раму (жескость везде одинаковая), получал моменты;
2. По моментам прикидывал высоту и толщину стенки и полок (руководствуясь W сечения и максимальным свесом полок)
3. Разбивал балку на участки (считал в скаде) получал усилия, и дальше пошли проверки на устойчивость стенки, расстановку ребер и швов соединения стенки с полками, на каждом участке.
Посомтрите "Кристалл" в пакете Скад, там есть проверки сварного сечения, и местной устойчивости.

Integer · 06.09.2007, 01:58

Согласен с г-ном Хворобьевъ-вым, подбросьте данные, с расчетом подсобим.

Ольга Т · 06.09.2007, 09:32

Прилагаю исходную информацию, заранее благодарна
[ATTACH]1189056723.dwg[/ATTACH]

06.09.2007, 12:45

Как и обещал, демонстрирую расчет в программе FrameWork с использованием конечных элементов переменного профиля.
В присоединенном архиве: описаловка в pdf и файл Rama_example.rwi - с моделью для FrameWork, которую вы можете скачать по вышеуказанной ссылке.
(в постоянную к вашим 100 от кровли добавил 60 от веса м/к, но вам нужно конечно уточнить, 60 со связями может быть маловато)
Хотя, по большому счету, для инженерного результата не суть важно - использовать обычные КЭ, разные по участкам, или специальные "переменные" КЭ.
Можете использовать две программы - для самопроверки.

[ATTACH]1189068310.zip[/ATTACH]

06.09.2007, 12:53

моменты
[ATTACH]1189068794.GIF[/ATTACH]

Ольга Т · 06.09.2007, 12:55

Спасибо, сейчас делаю расчет в Gen 3Dim, придерживаясь рекомендуемых принципов. Будет интересно сравнить результат

06.09.2007, 13:14

Цитата:

Сообщение от Ольга Т

Спасибо, сейчас делаю расчет в Gen 3Dim, придерживаясь рекомендуемых принципов. Будет интересно сравнить результат

Усилия в стержневых рамных системах зависят от соотношения жесткостей элементов. Я принял соотношение жесткостей как для кубов ваших высот сечения. Потом, когда вы уточните ширину и толщину полки двутаврового сечения и толщину стенки, надо будет пересчитать поточнее, с учетом настоящих J1/J2. Но я думаю, что сильно усилия не изменятся - 5-10% или около того.

06.09.2007, 21:39

Вот решение в ANSYS ED (образовательная версия) с использованием плоского tapered - элемента beam54 (он отличается от того, что в "Раме"). (Так получилось, что по работе давно не приходилось решать такие задачи, поэтому просто стало интересно) Задача пока решена для тех же соотношений жесткостей, что и в FrameWork выше (потом вы их уточните, от соотношений J результаты могут сильно различаться, особенно в середине балки).

Код:

[Выделить все]

!Нагрузка
P1=14.44
P2=28.87
P3=28.87
P4=28.87
P5=29.59
P6=31.04
P7=16.48
P8=16.48
P9=31.04
P10=29.59
P11=28.87
P12=28.87
P13=28.87
P14=14.44
!Геометрические параметры 
L0=-0.3394
L1=2.082
L2=4.485
L3=6.888
L4=9.291
L5=11.819
L6=14.574
h=4.6675
b=0.2823
alpha=5.0379
!Характеристики сечений
A1=0.4
J1=0.4**3/12
HYT1=0.2
HYB1=0.2
!
A2=1
J2=1**3/12
HYT2=0.5
HYB2=0.5
!
A3=0.5
J3=0.5**3/12
HYT3=0.25
HYB3=0.25

!Модуль упругости
E=2.06e8
!
/PREP7
ET,1,BEAM54 

k1=0 $  k2=0.5
*SET,_RC_SET,1, 
R,_RC_SET,A1+(A2-A1)*k1,J1+(J2-J1)*k1,HYT1+(HYT2-HYT1)*k1,HYB1+(HYB2-HYB1)*k1,  
RMODIF,_RC_SET,5,A1+(A2-A1)*k2,J1+(J2-J1)*k2,HYT1+(HYT2-HYT1)*k2,HYB1+(HYB2-HYB1)*k2,  
k1=0.5 $  k2=1
*SET,_RC_SET,2, 
R,_RC_SET,A1+(A2-A1)*k1,J1+(J2-J1)*k1,HYT1+(HYT2-HYT1)*k1,HYB1+(HYB2-HYB1)*k1,  
RMODIF,_RC_SET,5,A1+(A2-A1)*k2,J1+(J2-J1)*k2,HYT1+(HYT2-HYT1)*k2,HYB1+(HYB2-HYB1)*k2,  
k1=0 $  k2=L1/L6
*SET,_RC_SET,3, 
R,_RC_SET,A2+(A3-A2)*k1,J2+(J3-J2)*k1,HYT2+(HYT3-HYT2)*k1,HYB2+(HYB3-HYB2)*k1,  
RMODIF,_RC_SET,5,A2+(A3-A2)*k2,J2+(J3-J2)*k2,HYT2+(HYT3-HYT2)*k2,HYB2+(HYB3-HYB2)*k2,  
k1=L1/L6 $  k2=L2/L6
*SET,_RC_SET,4, 
R,_RC_SET,A2+(A3-A2)*k1,J2+(J3-J2)*k1,HYT2+(HYT3-HYT2)*k1,HYB2+(HYB3-HYB2)*k1,  
RMODIF,_RC_SET,5,A2+(A3-A2)*k2,J2+(J3-J2)*k2,HYT2+(HYT3-HYT2)*k2,HYB2+(HYB3-HYB2)*k2,
k1=L2/L6 $  k2=L3/L6
*SET,_RC_SET,5, 
R,_RC_SET,A2+(A3-A2)*k1,J2+(J3-J2)*k1,HYT2+(HYT3-HYT2)*k1,HYB2+(HYB3-HYB2)*k1,  
RMODIF,_RC_SET,5,A2+(A3-A2)*k2,J2+(J3-J2)*k2,HYT2+(HYT3-HYT2)*k2,HYB2+(HYB3-HYB2)*k2,
k1=L3/L6 $  k2=L4/L6
*SET,_RC_SET,6, 
R,_RC_SET,A2+(A3-A2)*k1,J2+(J3-J2)*k1,HYT2+(HYT3-HYT2)*k1,HYB2+(HYB3-HYB2)*k1,  
RMODIF,_RC_SET,5,A2+(A3-A2)*k2,J2+(J3-J2)*k2,HYT2+(HYT3-HYT2)*k2,HYB2+(HYB3-HYB2)*k2,
k1=L4/L6 $  k2=L5/L6
*SET,_RC_SET,7, 
R,_RC_SET,A2+(A3-A2)*k1,J2+(J3-J2)*k1,HYT2+(HYT3-HYT2)*k1,HYB2+(HYB3-HYB2)*k1,  
RMODIF,_RC_SET,5,A2+(A3-A2)*k2,J2+(J3-J2)*k2,HYT2+(HYT3-HYT2)*k2,HYB2+(HYB3-HYB2)*k2,
k1=L5/L6 $  k2=L6/L6
*SET,_RC_SET,8, 
R,_RC_SET,A2+(A3-A2)*k1,J2+(J3-J2)*k1,HYT2+(HYT3-HYT2)*k1,HYB2+(HYB3-HYB2)*k1,  
RMODIF,_RC_SET,5,A2+(A3-A2)*k2,J2+(J3-J2)*k2,HYT2+(HYT3-HYT2)*k2,HYB2+(HYB3-HYB2)*k2,

mp,ex,1,E	

*AFUN,DEG 
K,1,L0,,,
K,2,0,,,
K,3,L1,,,
K,4,L2,,,
K,5,L3,,,
K,6,L4,,,
K,7,L5,,,
K,8,L6,,,

LSTR,       1,       2  
LSTR,       2,       3  
LSTR,       3,       4  
LSTR,       4,       5  
LSTR,       5,       6  
LSTR,       6,       7  
LSTR,       7,       8  

CSYS,1   
LGEN, ,ALL, , , ,alpha, , , ,1 
CSYS,0  
LGEN, ,ALL, , ,-L6*cos(alpha),h, , , ,1  
KGEN,2,2, , ,-b/2,-h/2, , ,0 
LSTR,       9,       2 
KGEN,2,2, , ,-b,-h, , ,0 
LSTR,       10,       9

 
LSYMM,X,ALL, , , ,0,0 
NUMMRG,KP, , , ,LOW 



!Назначение атрибутов и меширование
LSEL,S,,,1
LSEL,A,,,9,10
LSEL,A,,,18
LATT,1,1,1, , , ,   

LSEL,S,,,8 $  LSEL,A,,,17
LATT,1,2,1, , , , 

LSEL,S,,,2 $  LSEL,A,,,11
LATT,1,3,1, , , ,   

LSEL,S,,,3 $  LSEL,A,,,12 
LATT,1,4,1, , , ,   

LSEL,S,,,4 $  LSEL,A,,,13
LATT,1,5,1, , , ,   

LSEL,S,,,5 $  LSEL,A,,,14
LATT,1,6,1, , , ,   

LSEL,S,,,6 $  LSEL,A,,,15
LATT,1,7,1, , , ,   

LSEL,S,,,7 $  LSEL,A,,,16
LATT,1,8,1, , , ,   

LSEL,ALL
LESIZE,ALL, , ,1, ,1, , ,1, 
LMESH,ALL   

FINISH  
/SOL
 
DK,10, , , ,0,UX,UY, , , , ,  
DK,20, , , ,0,UX,UY, , , , ,  

FK,1,FY,-P1   
FK,3,FY,-P2   
FK,4,FY,-P3  
FK,5,FY,-P4   
FK,6,FY,-P5   
FK,7,FY,-P6   
FK,8,FY,-P7-P8   
FK,17,FY,-P9   
FK,16,FY,-P10 
FK,15,FY,-P11 
FK,14,FY,-P12
FK,13,FY,-P13 
FK,11,FY,-P14 


SOLVE
FINISH
/POST1
etable,N1i,smisc,1      ! нормальная сила N в узле I
etable,N1j,smisc,7      ! нормальная сила N в узле J
etable,Q1i,smisc,2     ! поперечная сила Q в узле I
etable,Q1j,smisc,8     ! поперечная сила Q в узле J
etable,M1i,smisc,6     ! изгибающий момент M в узле I
etable,M1j,smisc,12    ! изгибающий момент M в узле J
etable,smax1i,nmisc,1  !Максимальное напряжение
etable,smax1j,nmisc,3  !Максимальное напряжение
etable,smin1i,nmisc,2  !Минимальное напряжение
etable,smin1j,nmisc,4  !Максимальное напряжение

[ATTACH]1189100643.GIF[/ATTACH]

05.09.2007, 10:50		#1
Балка переменной высоты Ольга Т инженер Тольятти Регистрация: 05.09.2007 Сообщений: 20 Добрый день! Столкнулась со следующей прблемой: необходимо просчитать стальную балку переменной высоты (типа Венталл). В Gen 3DIN разбила ее на дискретные участки разного сечения, получила приемлемый прогиб, но на прочность и устойчивость проверить затруднилась - закрепление в плоскости рамы фактическое брать нельзя - разная высота сечения на разных участках, какие методики существуют по данному вопросу, посоветуйте!
Просмотров: 13365