[batarei]

Имеется разновысотная балка. Какое принять конструктивное решение для работоспособности такой балки?
Поперечную силу, допустим, передадим через болтовое соединение, выполненное через накладки по бокам. Как сдать момент общий и момент от ексцентриситета?

[ZVV]

Сообщение от eilukha - плохой и опасный (для строителей) пример: узел там неверен, а работает лишь в виду малого уровня напряжения, там усталость критична, а не прочность.

Можно немного прокомментировать, что в показанном узле неверно и чем он плохой и опасный для строителей?

Сообщение от Старый лицедей ЗЫ Нестандартные узлы проще моделировать оболочками МКЭ и смотреть жесткость/ передачу напряжений, вон СКАД уже физ. нелинейность ввел для пластин.

Ничего не проще. Если выполнять линейный расчет и ограничивать максимальные напряжения величиной расчетного сопротивления, то узел будет излишне прочным (если не рассматривать точки с сингулярностями, где напряжения при уменьшении размера КЭ стремятся к бесконечности). Если же выполнять нелинейный расчет, то что брать за критерий прочности?

[eilukha]

Сообщение от ZVV что в показанном узле неверно и чем он плохой и опасный для строителей?

- то что такой узел гнёт полку из её плоскости, а 90 % проектантов этого не знает/не понимает.

[ZVV]

Сообщение от eilukha - то что такой узел гнёт полку из её плоскости, а 90 % проектантов этого не знает/не понимает.

Можно же ребро приварить к поясу в месте излома, чтобы не гнуло полку из плоскости?

[eilukha]

На опасном и вредном примере этого ребра нет.

[Старый Дилетант]

Сообщение от eilukha - то что такой узел гнёт полку из её плоскости, а 90 % проектантов этого не знает/не понимает

Сообщение от eilukha На опасном и вредном примере этого ребра нет

Полку из плоскости если и гнет - то несущественно, ввиду того что ее поперечная жесткость несравнимо меньше продольной.
Вредность и опасность примера при небольших углах преувеличены.
Конечно, при переломе 90 град. - ребра обязательны.
Схема во вложении не отражает реальную работу.

[eilukha]

Сообщение от Старый Дилетант Миниатюры *

- кто ж нонче такие толстые книжки читает? То ли дело балку паровоза увидел в инетах и вперёд как с красной тряпкой.

[CIE-engineer]

Сообщение от Старый Дилетант Вредность и опасность примера при небольших углах преувеличены. Конечно, при переломе 90 град. - ребра обязательны.

Большие или не большие углы - это понятия относительные. С практической точки зрения постановка ребер обязательна. В серийных решениях применяются.

Либо, говоря о приопорной зоне шаринирно опертой балки, обязательна проверка таврового сечения (без учета работы перегибаемой полки).

[eilukha]

Сообщение от CIE-engineer не большие углы - это понятия относительные

- именно. Увидеть бы наглядную зависимость добавки уровня напряжений от угла излома полки. Типа «При угле излома 10 градусов, прочность полки в узле снижается на 20 %» (в примере цифры произвольные).

[ZVV]

Сообщение от eilukha Увидеть бы наглядную зависимость добавки уровня напряжений от угла излома полки. Типа «При угле излома 10 градусов, прочность полки в узле снижается на 20 %» (в примере цифры произвольные).

Делал как-то тестовый расчет. Консоль двутаврового сечения с изломом нижнего пояса. Геометрия и схема закрепления приведены на рисунке:

От приложенного момента для участка с параллельными поясами на внешних поверхностях поясов получаются напряжения +- 100 МПа.
В месте излома поясов следующие напряжения:

Есть умельцы проанализировать результаты полученного расчета МКЭ и сказать какой коэффициент использования балки по прочности для данного случая? Расчетное сопротивление, например, 240 МПа.

[eilukha]

Этот простой пример показывает рост напряжений в 2-3 раза (сравниваем с верхней полкой без излома). Так что узел именно опасен и коварен своей простотой с одной стороны, и неочевидной работой с другой.

Сообщение от ZVV +- 100 МПа

- нагляднее не «на», а «в».
Такая же проблема у криволинейных (в плоскости стенки) двутавровых стержней.

----- добавлено через ~8 ч. -----
Поковырял формулы, скад и получил рост напряжений (вдоль полки) на изломе (на свободном крае):

k=1+1,055g, где

g=(b/t)*sin(а)
b, t - свес и толщина полки;
a - половина угла излома полки.

Для приведённого примера: k=1+1,055*(150/10)*sin(5гр)=2,38. По картинке скада: k=236/93=2,54, разница 7 %. Я полагал равномерное распределение напряжений по ширине полки при встрече с изломом, на картинке это не так, поэтому и погрешность.
Соотношение b/t для оптимальных сечений примерно 14. Положим его в 2 раза меньше - 7 и угол излома положим не 10, а 5 градусов (что очень мало для реальных конструкций). Тогда k=1+1,055*7*sin(2,5гр)=1,3. Для точки пересечения излома полки и стенки (см. ниже) рост составит 46 %. Т. е. даже при относительно малых свесах и углах излома имеется существенный рост напряжений.
Рост напряжений в точке пересечения излома полки и стенки (по приведённым напряжениям):

k=(1+1,561g+6,912g^2)^0,5

Разница с КЭ-примером: 3,85/3,69=1,04 (4 %).

[Старый Дилетант]

Сообщение от ZVV Делал как-то тестовый расчет....

Пожалуй самый дельный пост в теме. Результаты в принципе ожидаемые - сжимающие напряжения концентрируются вдоль стенки, а крайние волокна выключаются из работы. В месте перелома наблюдается местный изгиб из плоскости полки.

Сообщение от CIE-engineer С практической точки зрения постановка ребер обязательна. В серийных решениях применяются

Сообщение от eilukha Так что узел именно опасен и коварен своей простотой с одной стороны, и неочевидной работой с другой.

На практике ребра в перегибах ставят далеко не всегда. Сам грешен. Самый распостраненный пример - косоуры лестниц. Не всегда ставят ребра в 6-метровых торцевых и других двускатных балках, в переломах нижних поясов.
"Паровозная балка" тоже пример, от которого не стоит отмахиваться, встречаются переломы нижнего пояса без ребер у мостов кранов.
На "бытовом" уровне допустимый перелом (без ребер) ограничивают по-разному: угол 30, 20, 5 град, тангенс 0.2, 0.25, 0.5.
Перелом является концентратором напряжений и было бы интересно проверить с учетом пластики, а в идеале еще и по деформированной схеме.
Хотелось бы получить методику с простыми формулами. У меня интерес шкурный, поскольку сам напроектировал достаточно таких перегибов.

[Cfytrr]

Сообщение от ZVV Делал как-то тестовый расчет

А гнутый пояс не сравнивали со сварным, при одинаковом угле перелома?

[ZVV]

Сообщение от Старый Дилетант Перелом является концентратором напряжений и было бы интересно проверить с учетом пластики, а в идеале еще и по деформированной схеме.

Планировал сделать с учетом пластики в СКАД следующим этапом. Раньше таких расчетов не делал, не уверен, что быстро получится.

Сообщение от Старый Дилетант Хотелось бы получить методику с простыми формулами.

Попытался проверить данный узел по методике из книги Катюшина, но возникли проблемы. Кто-нибуть пробовал считать по его методике? Индексы у моментов и местных напряжений не совпадают с показанными на рисунках. Еще не понятно в каких единицах подставлять величины в формулах (17) и (18)? Пытался по разному и не получил совпадения с моделью защемленной по трем сторонам полосы, нагруженной распределенной нагрузкой q. При этом напряжения для модели защемленной по трем сторонам полосы и местные напряжения в модели балки с изломом имеют близкие значения.

Сообщение от Cfytrr А гнутый пояс не сравнивали со сварным, при одинаковом угле перелома?

Нет, не сравнивал. По идее, чем больше будет радиус перехода в месте излома пояса, тем меньше эффект от дополнительных местных напряжений.

Интересно, что добавление ребра в месте излома снижает влияние местных напряжений, но не исключает его:

[eilukha]

Сообщение от Старый Дилетант Перелом является концентратором напряжений и было бы интересно проверить с учетом пластики

1. Без всяких концентраторов теория с практикой совпадает, концентраторы пойдут плюсом.
2. Даже если проигнорить напряжения в пластине от внешней нагрузки, а оставить только от изгиба полки в переломе (хотя такого не бывает), то пластика даст только 50 %-й рост прочности (пластинки на изгиб). При перегрузе в разы это точно не поможет.

Сообщение от Старый Дилетант и по деформированной схеме

- для узлов это абсолютно бесполезно.

----- добавлено через ~4 мин. -----

Сообщение от ZVV По идее, чем больше будет радиус перехода в месте излома пояса

- будет хуже, т. к. высота сечения косого сечения будет меньше. Не поможет, см. ниже.

Сообщение от ZVV местных напряжений

- это не концентратор, игра радиусами не поможет. Пример: если стержень фермы имеет излом, то какая разница плавный это излом или резкий, дополнительный момент всё равно будет. Чтобы момента не было, надо в излом добавить стержень (в узле это будет ребро). Впрочем, в несимметричных сечениях ребро будет крутить, его эффективность будет не 100 %. (Да и вообще, швеллер - дурацкое сечение, у него центр изгиба за пределами габаритов сечения находится).

----- добавлено через ~2 мин. -----
Добавил почеркушки в #50 для желающих поверить формулы.

[ZVV]

Сообщение от eilukha Не поможет, см. ниже.

Немного помогает.
Увеличил поворот пояса до 20 градусов. Поворот пояса в одном изломе:

[eilukha]

Сообщение от ZVV Немного помогает. Увеличил поворот пояса до 20 градусов. Поворот пояса в одном изломе:

- а где изменение радиуса? Речь шла об игре радиусом, а не углом излома. (В простом изломе любого угла радиус равен нулю).

[ZVV]

Сообщение от ZVV Увеличил поворот пояса до 20 градусов. Поворот пояса в одном изломе:

Продолжение:

Поворот пояса 20 градусов, но выполнен по радиусу 345 мм:

Уровень максимальных напряжений по сравнению с одним изломом: 428/528=0,81= 81%.

По-хорошему, если оценка выполняется по максимальным напряжениям в узле, то нужно проводить исследование для подтверждения выбранного размера КЭ (уменьшать размер КЭ и смотреть на сколько изменятся значения напряжений).

Во вложении модель СКАД для консоли при угле поворота пояса 20 градусов и одном изломе и при угле поворота пояса 20 градусов по радиусу 345 мм.

[eilukha]

Если излом плавный, то на условную прямую полку уже действует дополнительная распределённая по площади нагрузка (вместо распределенной по линии для резкого излома). Величину этой дополнительной нагрузки p можно найти по ф. (151) СП 16: σ1 = pr/(2t).
Если длина закруглённого участка более (1-2)R, то:

k=(1+g+g^2)^0,5, где

g=6*b^2/(t*R)
b, t - свес и толщина полки;
R - радиус срединной поверхности полки.

[румата]

Вычисленная предельная нагрузка на балку с изломом без ребра в месте излома 9,32*2,44=22,74тс*м

[румата]

Вычисленная предельная нагрузка на балку с изломом и с ребром в месте излома 9,32*2,51=23,39тс*м

https://forum.dwg.ru/attachment.php?attachmentid=233287&stc=1&d=1609881473

----- добавлено через ~8 мин. -----
Некоторые выводы по результатам проделанных расчетов:
- установка ребер на изломе крайне желательна ради сведения к минимуму локального изгиба полки/полок в месте перелома
- деформативность балки за счет установки ребер понижается почти в 1,5 раза
- предельная нагрузка на балку без ребер незначительно ниже предельной нагрузки на балку с учетом ребер в месте излома (пластическая работа стали делает свое дело)