[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.

[Yu Mo]

Сообщение от CIE-engineer Раскрепление растянутого пояса не влияет на устойчивость балок, это доказано аналитически (см., например, работу Броуде

Да, есть такое. Надо осмыслить.

[Нубий-IV]

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

Он же в Старке (Лире-Сапр). Нагрузка задана 8.11 кН/м - из условия прочности при изгибе, без учета кручения и потери устойчивости. Только для проверки влияния раскреплений.

В архиве - проект для Старка, LIR и TXT Лиры-Сапр.

Интуитивно воспринимаю происходящее так:

Сжатая полка аналогична сжатой колонне. В вертикальной плоскости она раскреплена стенкой, работающей на изгиб; это надежная опора и устойчивость не теряется. А в горизонтальной плоскости удержание происходит за счет работы на кручение, это в незамкнутом профиле опора слабая, поэтому вбок потеря устойчивости возможна. Сжатая полка при изгибе (или более сжатая при внецентренном сжатии) теряет устойчивость и начинает уходить вбок первой, а менее сжатая (или растянутая) отстает - поэтому сечение закручивается, и получается та самая изгибно-крутильная форма. Сжатая полка - толкающий элемент, растянутая - удерживающий; это похоже на раму с двумя разнонагруженными колоннами. В раме мало смысла уменьшать расчетную длину недогруженной колонны, усиливать надо в первую очередь перегруженную. Видимо, тот же эффект работает тут: усиливать надо сначала самое слабое звено - наиболее сжатую полку.

[Yu Mo]

Сообщение от Нубий-IV Стык полки и стенки с одной стороны закреплен во всех узлах по X,Y - как на схеме в СП.

По Х, мне кажется, зря.

[Нубий-IV]

Без X у такой длинной колонны первая форма - консольная, с mu=2, в плоскости стенки. А начав закреплять отдельные узлы, чтобы эту форму убрать - сверху, или сверху и в середине - нет смысла останавливаться на полдороге. В реальности, видимо, имеется ввиду просто достаточно частое раскрепление - например, связями.

[CIE-engineer]

Сообщение от Yu Mo Да, есть такое. Надо осмыслить.

Да, иногда возникает неприятие, подогретое желанием считать МКЭ. Так или иначе, все когда-то приходят к истине, что балки надо(надо было) нормально раскреплять, особенно швеллеры.

[Старый Дилетант]

Сообщение от CIE-engineer Так или иначе, все когда-то приходят к истине, что балки надо(надо было) нормально раскреплять,

Это в общем понятно, но тема изначально создана для сжатоизогнутых элементвов.

[CIE-engineer]

Про сжатоизогнутые стержни - экспертизу проходить с таким расчетом не доводилось, но если экспертиза, то расчет по СП. В самом СП в расчете непрерывно подкрепленных элементов указано учитывать расстояние м/у сечениями закрепленными от поворота (т.е. норматив подразумевает принимать в расчет, что раскрепление одной полки не является закреплением всего сечения от поворота), при этом не оговорены дополнительные требования к расчету ФиY (напротив - есть отсыл к п.7.1.3). Из этого вытекает, что конкретно на ФиY подкрепление не влияет и принимать 1 неправомерно.
В начале темы были похожие рассуждения. Или вы не согласны ?

[Старый Дилетант]

Сообщение от CIE-engineer В самом СП в расчете непрерывно подкрепленных элементов указано учитывать расстояние м/у сечениями закрепленными от поворот .................. В начале темы были похожие рассуждения. Или вы не согласны ?

Если читать внимательно то Lef = "расстоянию. м/у сечениями закрепленными от поворотf" следует принимать для определения Сmax, a о L0 для определения я указаний не увидел.
Рассуждая по крестьянски вижу изгибную (фи) и крутильную (Сmax) составляющую и допускаю для них иметь разные расчетные длины. Может L0 не 0, но и не 6м

Прикинул по СП несколько прогонов-распорок на N~10 тс приложенную в уровне НП. Для 20Б1 L=6м, снижение несущей способности получилось не более 5%. Но червь сомнения гложет.
По предельной гибкости при L0=6м прогон не проходит . =270

И актуален случай с точечными раскреплениями верхнего пояса. Например стропильная балка L=12 как пояс связевой фермы.

[Нубий-IV]

Сообщение от CIE-engineer если экспертиза, то расчет по СП

Такой расчет дает многократно завышенную несущую способность по сравнению с оболочечным. В численном примере в посте #14 для I30 получено значение C=13.4. Это значит, что двутавр с одной подкрепленной полкой (безо всяких закреплений от поворота) не теряет устойчивость до φy = 1/13.4 = 0.075, что соответствует приведенной гибкости λ = 10, гибкости λ = 10*29 = 290, и длине L=λ*iy = 290*0.027 = 7.8м. То есть колонну двух/трехэтажного здания можно смело не раскреплять от поворота.

Сообщение от CIE-engineer конкретно на ФиY подкрепление не влияет

Возражение №1

Судя по виду формулы, коэффицент C показывает, во сколько раз увеличивается критическая нагрузка незакрепленной колонны при раскреплении стенки и закреплении от поворота:

Если подставить в формулу коэффициента C выражение для α, получится:

С ростом lef коэффициент C увеличивается. Если φy не зависит от lef, то получается, что чем реже раскрепления от поворота, тем больше несущая способность. Как минимум, хочется и φy определять при той же расчетной длине, чтобы компенсировать рост C падением φy.

Возражение №2

При расчете нескольких колонн с разной длиной, но одинаковым шагом закреплений, несущая способность получается одинаковой.

Если игнорировать lef при определении φy, придется брать в расчет полную длину колонны, и у длинных колонн несущая способность получится меньше.

Сообщение от CIE-engineer иногда возникает неприятие, подогретое желанием считать МКЭ

В соседней теме (Что такое устойчивость плоской формы изгиба?) много игрались с оболочками в разных программах, и не нашли случаев, когда МКЭ явно врет. Разве что обычный расчет на устойчивость повторяет СП, а нелинейный - Еврокод, и между ними бывает разница в пару десятков процентов. Но не в разы, и тем более не в десятки раз.

Если определять C по его смыслу из оболочечного расчета, как отношение несущих способностей раскрепленной и нераскрепленной колонны, получим:

Чтобы не выяснять про lef, раскрепление поставил только по концам колонны.

А по СП он равен 13.4 - см все тот же пост #14.

Либо найдена задача, где МКЭ не работает, либо в СП опечатка, либо мы неправильно понимаем его требования. А учитывая, что МКЭ показывает ответ в 7 раз меньше, есть повод а) поискать причину б) в проекте, случись такое, сделать-таки не по СП.

Во вложении - FEA, LIR и TXT.

[Нубий-IV]

Интересу ради - расчет по соседним формулам.

Внецентренное сжатие нераскрепленной консоли, при разных эксцентриситетах. Тот же I30, длина 2м. Поскольку у оболочечной модели геометрические характеристики отличаются от приведенных в сортаменте, для ручного они вычислены заново, чтобы не получать лишних расхождений на ровном месте.

Оболочки дали совпадение с СП с точностью 2-3 знака. Наверное, если поточнее нарезать элементы и аккуратнее округлить напряжения по сетке, можно будет получить и 3-4. Но и так уже неплохо.

А вот в случае с раскреплением - видимо, тот случай, когда работать по новому СП опасно.

Во вложении - FEA для Старка, LIR для Лиры-Сапр и SLI.

[Yuriy Petrovich]

Я просто поражаюсь современным конструкторам, повально доверяющим этим чудовищно громоздким и заумным формулам и постоянно апеллирующих к машинным расчетам! Вы были в ЦНИИСК'е, вы разговаривали с этими маразматиками - авторами современных СНИП'ов? Я, например, в свое время часто там бывал и общался на подобные темы. Не знаю, работает ли сейчас там Иван Иванович Ведяков, но он, пожалуй, единственный адекватный металлист. Уверен, что он ответил бы в таком же ключе, как и я.
Для

Расчетная длина внецентренно сжатого стержня с непрерывно подкрепленной одной полкой

ответ очевиден:
1 - для плоскости с "подкреплением";
По соответствующим указаниям советского СНИП - для другой плоскости.
После этого - ручной расчет на устойчивость нераскрепленной полки. И все! Можете не сомневаться в правильности этого алгоритма, несмотря на любые хитрости машинных расчетных схем и самих расчетов.
И еще непонятно чем обеспечивается "непрерывное подкрепление одной полки". Это надо смотреть на конкретные узлы этого подкрепления. Может быть я что-то недоглядел, но я не увидел графической демонстрации этого закрепления от ТС.

[Старый Дилетант]

Сообщение от Yuriy Petrovich После этого - ручной расчет на устойчивость нераскрепленной полки. И все! Можете не сомневаться в правильности этого алгоритма, несмотря на любые хитрости машинных расчетных схем и самих расчетов.

А вот я сомневаюсь. Конечно расчет будет в запас, но запас будет конский, например для изгибаемой балки 20Б1 L0=6м с подкрепленной сжатой полкой "устойчивость" по этому алгоритму в 4 с лишним раза меньше чем по ПФИ.

[Нубий-IV]

Сообщение от Старый Дилетант 20Б1 L0=6м с подкрепленной сжатой полкой "устойчивость" по этому алгоритму в 4 с лишним раза меньше чем по ПФИ.

А как получить 4? У меня выходит сильно меньше. Для неподкрепленной полки:

Напряжения в полке при изгибе:

Допустимые напряжения в полке по условию устойчивости:

Тогда проверка устойчивости по полке:


Сжатие по длине полки распределено по параболе, и расчетная длина меньше единицы. Ближайшее соответствие из СП - в предпоследней схеме из табл.30, более точное в справочниках искать лень.

Разница 17%, меньше, чем между СП и Еврокодом местами. Большее различие, наверное, получаться должно у профилей с узкой полкой, типа сварных, где доля жесткости от кручения выше. Другое дело, что за самодельные формулы при наличии официальных можно и проектом по морде схлопотать.

[CIE-engineer]

Сообщение от Нубий-IV С ростом lef коэффициент C увеличивается. Если φy не зависит от lef, то получается, что чем реже раскрепления от поворота, тем больше несущая способность.

Интересная логика, "надо это осмыслить"(с).

Сообщение от Старый Дилетант a о L0 для определения я указаний не увидел.

Еще раз, СП, судя по всему, предполагает следующий сценарий, в соответствии с правилом последовательного чтения нормативной документации: есть колонна, раскрепленная распорками с шагом L, которая посчитана на устойчивость из плоскости по общим правилам. Вы по какой-то причине решили увеличить несущую способность учетом сплошного раскрепления (профлист или что-то еще) по растянутой не той с которой начинается потеря устойчивости полке. Для этого вы берете этот расчет и в него подставляете Сmax определенный по приложению на данной расчетной длине, при этом φy уже определено и как его принимать, по мнению СП, вопрос не стоит впринципе. Как это отражается в реальной жизни вряд-ли кто-то знает, только если разработчики норм, которые это внесли в нормы на основе результатов чьих-то научных работ с определенными предпосылками. Пока доподленно неизвестны эти предпосылки, бесполезно что-то сравнивать с МКЭ. Я лично подобное раскрепление не использую, на мой взгляд, есть более простые и надежные способы обеспечить устойчивость.

Сообщение от Нубий-IV в проекте, случись такое, сделать-таки не по СП.

В случае сомнений у каждого конструктора есть право принять классическое решение, но оно, опять-таки, будет в соответствии с СП, а не еврокодом МКЭ и т.д... - такие вещи госэкспертиза "заворачивает" на раз.