[Старый Дилетант]

СП 16.13330.2017. Приложение Д. 4 Расчет на устойчивость внецентренно сжатых элементов двутаврового сечения с двумя осями симметрии, непрерывно подкрепленных вдоль одной из полок (рисунок Д.1), следует выполнять по формуле (111)....
Вопрос: какую принимать расчетную длину для определения y в формуле 111.

Если считать, что подкрепленная полка имеет бесконечную жесткость в своей плоскости, то логично принять y = 1. Или я не прав???

Прошу поделиться опытом расчета подобных элементов и прохождения экспертизы.

[ZVV]

Никогда не считал на устойчивость по выше обозначенным формулам.
Если бы такая необходимость возникла, поступил следующим образом. Для вычисления фи_y, брал бы расчетную длину равную расстоянию между сечениями элемента, закрепленными от поворота относительно продольной оси (расстояние между узлами крепления связей, распорок и т.п.). В местах закрепленных от поворота относительно продольной оси связи примыкают к колонне жестко (в идеале - двухветвевая связь соединенная с полками колонны). Для колонны, одним из таких сечений является база. Потом результат проверил по другим доступным методикам: нормы стран ближнего зарубежья, еврокод, американские нормы, упругий расчет пластинчатыми конечными элементами.

[Yu Mo]

В п. Д.4 приложения Д действующего СП 16.13330.2017 написано, что Lef следует принимать равным расстоянию между сечениями, закреплёнными от поворота вокруг продольной оси стержня.

Сообщение от ZVV Никогда не считал на устойчивость по выше обозначенным формулам.

И это правильное решение
Я попробовал разобраться и сравнить результаты по СП и ДБН. Результат озадачил, см. прилагаемый файл.

СП:
а). Подозреваю, что проверка по изгибной форме остаётся прежней, по (109), поскольку раскрепление одной из полок в плоскости этой самой полки не влияет на устойчивость в плоскости стенки. Я это понял именно так (ну, типа, стена из профнастила, или из навесных панелей не будет держать устойчивость колонны при изгибе её в «правильном» направлении).
Хотя, на картинке Д.1 нарисована связь по одной из полок во всех направлениях и проверки по изгибной форме и на два момента не упоминаются.
б). Проверка по изгибно-крутильной форме производится по формуле (111) , где вместо параметра C принимается Сmax по формуле (Д.4). При этом определение C по п. 9.2.5, а также Сmax по формуле (Д.1) игнорируется.
в). Проверка на совместное действие двух моментов скромно умалчивается, но можно, например, дофантазировать, что в формулу (117) подставить Сmax из формулы (Д.4). Или игнорировать эту проверку вообще.

ДБН:
Там немного намудрили с обозначениями, но общий смысл я понял так, что все проверки остаются, меняется только параметр Сmax вместо формулы (К1) на формулу (К7) в проверках по изгибно-крутильной форме и на совместное действие двух изгибающих моментов.

Разница в результатах очень большая, вероятно кто-то из них врёт. Но вот кто, чуйка мне не подсказывает.

[ZVV]

Сообщение от Yu Mo Разница в результатах очень большая, вероятно кто-то из них врёт. Но вот кто, чуйка мне не подсказывает. "В качестве условного примера, я взял центрально сжатый ( x e = 0 ) двутавр 30, закреплённый от поворота вокруг продольной оси с шагом раскреплений от поворота ef l =4,8 м и непрерывно подкреплённый вдоль одной из полок. Вот, что получилось : ..."

Здесь можно попробовать посчитать стержень оболочками и посмотреть какой из результатов ближе (упругий расчет на устойчивость по Эйлеру).

[Yu Mo]

Сообщение от ZVV Здесь можно попробовать посчитать стержень оболочками и посмотреть какой из результатов ближе

Не люблю я эти оболочечные расчёты, не приспособлены они для реального проектирования металлоконструкций. Громоздкие очень, и не знаешь потом, как натянуть сову на глобус притянуть результаты к требованиям действующих норм по МК. Да и капризные они, результат очень сильно зависит от закрепления узлов, которых, как бы, чёртова уйма вариантов, и все, вроде, правильные, но результат может отличаться в разы.
Но, в данном конкретном случае вы меня убедили, и я, таки-да, сделал это. Результат прилагаю на картинках. Если лень туда смотреть, скажу, что результат по оболочкам получился между СП и ДБН, но за явным преимуществом победил СП.

[Старый Дилетант]

Сообщение от Yu Mo Результат прилагаю на картинках

А если для сравнения снять сплошное подкрепление полки?

[Yu Mo]

Сообщение от Старый Дилетант А если для сравнения снять сплошное подкрепление полки?

Из уважения к старым дилетантам (я тоже себя таковым считаю) - пожалуйста.
При отсутствии сплошного подкрепления несущая способность враз уменьшилась:
- по СП в 14.02 раза,
- по ДБН в 2.31 (не верю);
- по лировской оболочечной модели в 8.84 раза.

[ZVV]

Yu Mo, спасибо за труды.
Сравнивать линейный расчет на устойчивость оболочками с нормами есть смысл, когда критические напряжения меньше предела пропорциональности материала. Для таких случаев, предельная сила N_норм= N_оболочки/1,3. Что и получилось в посте №7. Для того, чтобы проверить формулы приложения Д, нужно сделать шаг раскрепления от поворота таким, что критические напряжения были меньше предела пропорциональности материала. Т.е. несущая способность стержня оболочками должна получаться меньше 113 тс. Можете посчитать такой вариант?

[Старый Дилетант]

Сообщение от Yu Mo При отсутствии сплошного подкрепления несущая способность враз уменьшилась:

Судя по картинке раскрепления не равноценны - места закрепления от поворота должны совпадать с закреплениями от смещения стержня с неподкрепленной полкой - число волн должно быть одинаково.
....
Как-то пытался моделировать пластинками изгиб двутавра с подкрепленной растянутой полкой. Результат привел в некое смятение - получилось, что ее подкрепление практически не влияет на КЗУ.

[Yu Mo]

I’m back.
Решил всё же поразбираться с этими подкреплёнными двутаврами. Лучше бы не делал этого. Вместо «просветления в уму» зашёл в тупик.

Сообщение от ZVV Для того, чтобы проверить формулы приложения Д, нужно сделать шаг раскрепления от поворота таким, что критические напряжения были меньше предела пропорциональности материала. Т.е. несущая способность стержня оболочками должна получаться меньше 113 тс.

Сделал. Для этого придумал условный двутавр 60Тю, высота которого 600 мм, а все остальные размеры, как у двутавра 30 по ГОСТ 8239. Закреплён в тех же местах. Несущая способность его оболочками по изгибно-крутильной устойчивости -106.25 тонн.
При этом формулы СП дают, держитесь, -1517.5 тонн, а ДБН -37.16 тонн. Разница в 40 раз. Расчёт прилагаю.
Глядя в «подозрительную трубу» на формулу (Д.4), видно, что с увеличением соотношения жёсткостей Ix/Iy существенно возрастает параметр Сmax. То есть, чем слабей боковая жёсткость, тем устойчивей стержень. Надежда на то, что увеличение Сmax компенсируется уменьшением коэффициента продольного изгиба Фи у не оправдалась. Возможно, эта формула имеет какие-то ограничения (по здравому смыслу), а двутавр 60Тю выскочил за эти границы, но это не оговаривается. Думаю, нужно воздержаться от этого расчёта до лучших времён.

Сообщение от Старый Дилетант Судя по картинке раскрепления не равноценны - места закрепления от поворота должны совпадать с закреплениями от смещения стержня с неподкрепленной полкой - число волн должно быть одинаково..

Нет, равноценны. В уровне 0.00 смоделирована заделка в сильном направлении и шарнирное опирание в боковом направлении.
В уровне 4.80 кроме закрепления от поворота вокруг продольной оси смоделировано горизонтальное закрепление в боковом направлении.
В уровне 9.60 кроме закрепления от поворота вокруг продольной оси смоделировано горизонтальное закрепление в обоих направлениях.
Плюс горизонтальное закрепление одного из поясов в боковом направлении. Однако, программа посчитала именно такую форму потери устойчивости.
Зато для двутавра 60Тю получаем именно ожидаемые две полуволны. Правда, лишь на девятой форме. Первые восемь программа рисует разнообразные потери местной устойчивости стенки.

Сообщение от Старый Дилетант Как-то пытался моделировать пластинками изгиб двутавра с подкрепленной растянутой полкой. Результат привел в некое смятение - получилось, что ее подкрепление практически не влияет на КЗУ.

Не совсем так. На профиле 60Тю дал второе загружение – сосредоточенную силу на уровне 4.80 так, чтобы закреплённый пояс был растянут. Устойчивость по Фb увеличилась в 1.78 раз.
Тут уже включается моя чуйка, подсказывающая, что вменяемый прокатный двутавр, высотой 400 мм и меньше (точно не 60Тю), или швеллер не потеряет устойчивость, если сплошняком закрепить даже растянутую полку. Но, лучше таких экспериментов без крайней нужды не делать.

[Старый Дилетант]

Сообщение от Yu Mo Однако, программа посчитала именно такую форму потери устойчивости.

Либо врет программа - пропустила форму потери устойчивости, либо Вы случайно поставили лишние связи.

Сообщение от Yu Mo Тут уже включается моя чуйка, подсказывающая, что вменяемый прокатный двутавр, высотой 400 мм и меньше (точно не 60Тю), или швеллер не потеряет устойчивость, если сплошняком закрепить даже растянутую полку. Но, лучше таких экспериментов без крайней нужды не делать.

Мне чуйка раньше тоже так подсказывала, но после попыток расчета балок оболочками - сильно засомневался.

Меня прежде всего волнует работа прогонов, стропильных балок или верхних поясов ферм в составе горизонтальных связевых ферм.

Касаемо расчетной длины. Если принимать расчетную длину как для стержня, закрепленного только по концам, то прогоны, например 20Б или [20, как минимум не проходят по предельной гибкости.

[Yu Mo]

Сообщение от Старый Дилетант Либо врет программа - пропустила форму потери устойчивости, либо Вы случайно поставили лишние связи.

Насчёт лишних связей – это вряд ли. Тот же самый расчёт по загружениям 2 (изгиб сосредоточенной силой) и 3 (изгиб распределённой нагрузкой) даёт ожидаемую форму потери устойчивости по двум полуволнам. (Картинку не прилагаю, они уже всем надоели, но она есть, если что). Программе, в принципе, тоже доверяю (в Лире 10 работает главный корифей по лиро-скадовской устойчивости), хотя интересно было бы посмотреть на результат работы программ Еврософта. Скорей поверю, что мы, старые дилетанты, чего-то там недопонимаем.

Сообщение от Старый Дилетант Мне чуйка раньше тоже так подсказывала, но после попыток расчета балок оболочками - сильно засомневался.

Сделал эксперимент на моей оболочечной схеме. Полёт нормальный. Картинку прилагаю. Раскрепление одной из полок, растянутой, кстати, увеличило несущую способность: сжатого элемента на устойчивость по сФz в 8.8 раз, изгибаемого по Фb в 3-4 раза. Хотя по одному расчёту не стоит делать глобальных выводов, но пока чуйка подтверждается.

Сообщение от Старый Дилетант Касаемо расчетной длины. Если принимать расчетную длину как для стержня, закрепленного только по концам, то прогоны, например 20Б или [20, как минимум не проходят по предельной гибкости.

Насчёт прогонов. Опять-таки прилагаю старую картинку. В том объекте была какая-то супер-пупер скользящая кровля, не протекающая и устойчивая к перепаду температур. Но не обеспечивающая устойчивость прогонов и не воспринимающая скатной составляющей. (С точки зрения металлиста – фигня какая-то ). В торцах к прогонам снизу присобачил горизонтальную фермочку. Считал при этом, что таким образом обеспечил устойчивость прогонов торцевого шага. (Надеюсь, уважаемый IBZ нас не застукает, он считает, что даже прогоны из профиля 16-20 нужно развязывать только по сжатому поясу, или считать на устойчивость). По остальным прогонам пришлось давать тяжи. Они вдвое уменьшают расчётную длину, но дело не в этом. Считаю, что при наличии таких фермочек в обоих торцах все остальные прогоны, используемые в качестве распорок в системе связей покрытия можно считать по гибкости 400. Типа, с одной стороны выключается, с другой цепляется за одну из торцевых фермочек. И враз всё проходит.

[Старый Дилетант]

Сообщение от Yu Mo Насчёт лишних связей – это вряд ли. Тот же самый расчёт по загружениям 2 (изгиб сосредоточенной силой) и 3 (изгиб распределённой нагрузкой) даёт ожидаемую форму потери устойчивости по двум полуволнам.

Значит программа все же врет и полностью доверять ей не следует.

Сообщение от Yu Mo он считает, что даже прогоны из профиля 16-20 нужно развязывать только по сжатому поясу,

И абсолютно правильно делает, по крайней мере если речь идет об изгибаемом прогоне.

[Нубий-IV]

Сообщение от Yu Mo было бы посмотреть на результат работы программ Еврософта

Еврософт, так Еврософт. Та же задача в Старке.

I30 и I60тю. Не возился, задал постоянную толщину полок, и высоту профиля за вычетом толщины полки. Задал нагрузки, соответствующие несущей способности по прочности, N = RA. Напряжения в обеих схемах получаются 240 МПа.

Старк оба раза дает две полуволны, и КЗУ < 1.Если экспортировать схему в Лиру, ответы получаются такие же. Видимо, все же дело в закреплениях, надо свериться. Во вложении - схемы для Старка и для Лиры.

Если бы у меня не было формул из норм, я бы посчитал по методике Еврокода, через приведенную гибкость системы.

Для I30:




Для I60Тю:




По-моему, победил ДБН (51.3т и 37.2т соотвественно).

[Yu Mo]

Сообщение от Нубий-IV Еврософт, так Еврософт. Та же задача в Старке.

Спасибо, интересно получилось. Увы, задача у меня не прочиталась Лирой 10. Скиньте, пожалуйста, текстовый файлик, если можно. Там важно прочитать геометрию и связи, материалы-нагрузки задать несложно. На всякий случай скину свои задачи.

Сообщение от Старый Дилетант И абсолютно правильно делает, по крайней мере если речь идет об изгибаемом прогоне.

Здесь я тоже сделал эксперимент оболочками, но уже не думал выкладывать до лучших времён. Там есть над чем самому подумать. Но, раз тема ожила, скидываю результат. Вобщем, расчёт показал, что устойчивость прогона из швеллера 20, подкреплённого по растянутому поясу, обеспечена так же, как и подкреплённого по сжатому. С этим я согласен и чуйка моя тоже. Результат буду ещё анализировать. Уважаемый Нубий lV, может вас эта картинка тоже заинтересует?

P.S. На второй картинке допустимый прогиб принимался не L/300, а L/200 = 30 мм. Пардон, ошибся.

[Yu Mo]

P.S. По прогону тоже файлик скидываю.

[Старый Дилетант]

Сообщение от Yu Mo Вобщем, расчёт показал, что устойчивость прогона из швеллера 20, подкреплённого по растянутому поясу, обеспечена так же, как и подкреплённого по сжатому.

У меня прогон 20Б1 L=6м q=1nc/м приложена по оси ВП (приведена к узловой 0,01тс/см)
Без раскреплений - КЗУ = 0,569
НП раскреплен посередине КЗУ = 0,567
ВП раскреплен посередине КЗУ = 0,97

Ищите ошибку.

[Yu Mo]

Сообщение от Старый Дилетант Очень неожиданно, противоречит моим представлениям. А как Вы закрепляли и прикладывали нагрузку?

В последней версии расчёта так. Это при боковом раскреплении по растянутому поясу. При раскреплении сжатого пояса аналогично закрепляются узлы сжатого (верхнего) пояса, вместо соответствующих узлов растянутого пояса.
Мне приходилось несколько раз видеть потерявшие устойчивость двутавры-швеллеры. Это всегда была потеря устойчивости по СФz, или по Фb, и середина пролёта достаточно далеко улетала вбок. Представить себе случай, когда сжатый пояс улетит, а растянутый останется на месте, мне не хватает фантазии. Далеко ведь не улетит и на 90 градусов не повернётся. Собственно, на этом и основана моя чуйка. Может я и заблуждаюсь.
Нагрузка равномерно приложена по площади верхнего пояса

[CIE-engineer]

Сообщение от Yu Mo Представить себе случай, когда сжатый пояс улетит, а растянутый останется на месте, мне не хватает фантазии

Раскрепление растянутого пояса не влияет на устойчивость балок, это доказано аналитически (см., например, работу Броуде по балкам), поэтому СП предписывает раскреплять сжатые пояса.

[Нубий-IV]

Сообщение от Yu Mo Скиньте, пожалуйста, текстовый файлик, если можно.

Тексты лежат в том же архиве, в посте #14, рядом с ЛироСапровскими схемами. Если разницы в форматах не наворотили, должно прочитаться.

I30: Полки 135x10.2, стенка 290x6.5.
I60: Полки 135x10.2, стенка 590x6.5.

Снизу стенка закреплена во всех узлах:
- По Z, чтобы воспринимать вертикальную нагрузку
- По Y (из плоскости), чтобы сечение не поворачивалось вокруг оси колонны
- По X - за компанию.
Полки по низу не трогал, чтобы сечение могло поворачиваться вокруг оси, идущей вдоль стенки.

В середине и сверху полка закреплена по Y - тоже, чтобы заблокировать кручение и перемещение вбок, но разрешить поворот при изгибе колонны из плоскости стенки.

Стык полки и стенки с одной стороны закреплен во всех узлах по X,Y - как на схеме в СП. Противоположный стык свободен.