[3MEi86]

Здравствуйте. Возникло пара вопросов по расчету стенки колонны при жестком примыкании балки.
1) Почему в серии 2.440-2.1 на документе 54КМ при расчете прочности стенки во втором слагаемом под знаком корня учитываются только нормальные напряжения от продольной силы в колонне и не учитываются нормальные напряжения в стенке колонны от момента в колонне (см. скрин 1) ? В книге Беленя нормальное напряжение в стенке колонны от момента в колонне учитывается (см. скрин 2). Ошибка в серии ?
2) Почему касательные напряжения в стенке колонны (в серии 2.440-2.1 и в книге Беленя) определяются как тау= Q/Аст, а не тау= QS/(I*tст) ? При проверке стенки колонны каркаса, выполненного сторонней организацией, по документу 54КМ серии 2.440-2.1 толщины стенки колонны недостаточно. Так как вопрос "политический" необходимо привести "железобетонные" доказательства того, что касательные напряжения в стенке колонны определяются как тау= Q/Аст со ссылкой на пункты норм. Обоснование формулы тау= Q/Аст видел только в п.8.2.1 СП 16.13330.2017 и в формуле 41 СНиП II-23-81. Но это касается сечения разрезных балок на опоре. Есть ли подобное упоминание для стенки колонны в рамном узле ?

[румата]

Сообщение от nick.klochkov Румата, не совсем понял, dlubal? адекватное распределение на эпюрах, хотелось бы потренироваться и сравнить)

Расчеты выполнены в RFEM5. Что тут может быть не понятного?

[IBZ]

Сообщение от румата В #29 показаны эпюры моментов в стержневой и оболочечных моделях. Т.е. ~12,8кНм при нагрузке на ригель 10кН/м.

На вашей схеме рассматриваются силовые факторы, полученные исключительно от загрузки ригеля. А где моменты, продольные и поперечные силы от "ста этажей" выше этого ригеля?

[румата]

Сообщение от IBZ А где моменты, продольные и поперечные силы от "ста этажей" выше этого ригеля?

Вас не поймешь. То моменты без продольных сил, то силы со ста этажей. Ну ладно, N от ста этажей, но моменты в таких колоннах возникают именно от ригелей. Или у меня в расчете учета "ветровых" моментов в колоннах не хватает?
Без проблем, задайте свои исходные, машина - дура, все пересчитает

[IBZ]

Сообщение от румата Вас не поймешь. То моменты без продольных сил, то силы со ста этажей.

Я говорил, что каждый силовой фактор вносит свою лепту, а эта лепта от изгибающего момента сама по себе может быть весьма значительна.

Сообщение от румата Ну ладно, N от ста этажей, но моменты в таких колоннах возникают именно от ригелей.

Во-первых не факт, а во вторых, моменты от выше расположенных ригелей будут входить в момент вне рассматриваемого участка стенки колонны.

Сообщение от румата Или у меня в расчете учета "ветровых" моментов в колоннах не хватает?

В том числе. А еще бывают моменты от сейсмики и технологий. Последние могут достигать порой очень больших значений.

Сообщение от румата Без проблем, задайте свои исходные, машина - дура, все пересчитает

Пользуюсь Вашим любезным предложением. Добавьте выше точки примыкания ригеля продольную силу N=150 (т) и изгибающий момент M=30 (тм) и поперечную силу Q=15 (т). Эти значения приблизительно соответствуют несущей способности принятого сечения колонны из стали С245. Желательно задать это как отдельные загружения (загрузку ригеля тоже дать отдельным загружением), чтобы выявить влияние каждого из факторов. А потом задать сумму всех факторов, и тогда уже делать выводы.

[румата]

Сообщение от IBZ Желательно задать это как отдельные загружения (загрузку ригеля тоже дать отдельным загружением), чтобы выявить влияние каждого из факторов.

Тогда желательно рассматривать колонну отдельно от ригеля, а не нагрузки отдельно на связанную систему ригель колонна. Иначе часть усилий с колонны будет передаваться на ригель и обратно. Может нужно просто подобрать такое соотношение нагрузок на систему, чтобы в определенных местах колонны и ригеля получить такое соотношение усилий при которых выполнялось условие их равнопрочности?

[IBZ]

Сообщение от румата огда желательно рассматривать колонну отдельно от ригеля, а не нагрузки отдельно на связанную систему ригель колонна. Иначе часть усилий с колонны будет передаваться на ригель и обратно.

Именно так, а влияние ригеля заменить на пару сил, исходя из момента M~q*l^2/10. Только "q" желательно взять более-менее реальным.

Сообщение от румата Может нужно просто подобрать такое соотношение нагрузок на систему, чтобы в определенных местах колонны и ригеля получить такое соотношение усилий при которых выполнялось условие их равнопрочности?

Не вижу в этом особого смысла - это скорее теория, практически неосуществимая на практике.

[румата]

Сообщение от IBZ Добавьте выше точки примыкания ригеля продольную силу N=150 (т) и изгибающий момент M=30 (тм) и поперечную силу Q=15 (т).

Сообщение от IBZ Именно так, а влияние ригеля заменить на пару сил, исходя из момента M~q*l^2/10. Только "q" желательно взять более-менее реальным.

Не знаю, как это реализовать в стержне колонны.
В смысле с парой сил от ригеля все понятно, а вот с внешними нагрузками на колонну проблема. Можете нарисовать схему с приложением момента и поперечных сил к колонне для реализации Вашего замысла?
Еще не понимаю, какой смысл считать стенку колонны, если сама колонна на пределе несущей способности? Начнешь прикладывать пару сил от ригеля и колонна сразу потеряет отпорность по нормальным напряжениям.

[румата]

Пока не прояснится с нагрузками на колонну, предлагаю понаблюдать за изменением нормальных напряжений в стенке при развитии в ней пластических деформаций.

----- добавлено через ~1 мин. -----
Как видно, момент и часть продольной силы, действительно, "уходят" на полки колонны.

[IBZ]

Сообщение от румата Не знаю, как это реализовать в стержне колонны.

Сделать колонну в виде консоли жестко защемленной снизу немного ниже отсека и намного выступающую за него сверху. Сверху и приложить продольную, поперечную силу и изгибающий момент от отброшенной части колонны. Ну и пару сил от ригеля не забыть, естественно.

[румата]

Сообщение от IBZ Сделать колонну в виде консоли жестко защемленной снизу немного ниже отсека и намного выступающую за него сверху.

Тогда нужно проверять на сдвиг стенку колонны, которая будет расположена "немного ниже отсека", т.к. сдвигающее усилие в этом участке будет значительно большим чем в стенке отсека.
Я сделал консоль немного иначе, см. вложения. Годится такой набор внутренних усилий?

[IBZ]

Сообщение от румата огда нужно проверять на сдвиг стенку колонны, которая будет расположена "немного ниже отсека", т.к. сдвигающее усилие в этом участке будет значительно большим чем в стенке отсека.

Не должно, оно будет таким же как и в сечении выше отсека. А вот в самом отсеке в месте установки ребер должно быть 2 разнонаправленных скачка.

Сообщение от румата Я сделал консоль немного иначе, см. вложения. Годится такой набор внутренних усилий?

С этим надо разбираться, поскольку программа мне не знакомая. Например, я не очень понимаю, какие именно закрепления означают большие зеленые "бдямбы" по концам стержня. Внимательнее смогу посмотреть только вечером.

[румата]

Сообщение от IBZ Не должно, оно будет таким же как и в сечении выше отсека.

Да, верно, это мне померещилось
Вобщем модель консоли готова. Какие данные выводить?

Сообщение от IBZ Например, я не очень понимаю, какие именно закрепления означают большие зеленые "бдямбы" по концам стержня.

Блямбы это опоры. 1-я картинка - верхняя опора. 2-я - нижняя

[IBZ]

Сообщение от румата Вобщем модель консоли готова. Какие данные выводить?

Я не вполне понял, зачем 2 опоры, но по заданным закреплениям это, вроде, то же самое что и настоящая консоль . А вот верхняя часть колонны выше отсека должна быть совсем маленькой, иначе поперечная сила будет давать изгибающий момент, который несколько исказит картину.

Что бы хотелось видеть в результате расчёта:
- 4 отдельных загружения: продольная сила (N=150 т); поперечная сила выше отсека (q=15 т); изгибающий момент (M=30 (тм); пара сил от примыкающего ригеля (Q1=-Q2= 10.5 т).
- От всех силовых факторов хотелось бы увидеть напряжения на верхней границе полка/стенка.
- Если не трудно, дайте значения впрямую, а то на схемках не очень хорошо видно.
- Имея все 4 фактора в стенке можно сделать вывод что влияет на её прочность и в какой степени.

[румата]

Сообщение от IBZ Я не вполне понял, зачем 2 опоры

Чтобы консоль нечаянно не потеряла устойчивость из плоскости действия момента. Расчет-то выполняется по деформированной схеме.

Сообщение от IBZ А вот верхняя часть колонны выше отсека должна быть совсем маленькой, иначе поперечная сила будет давать изгибающий момент, который несколько исказит картину.

Погодите...

Сообщение от IBZ Сделать колонну в виде консоли жестко защемленной снизу немного ниже отсека и намного выступающую за него сверху.

Консоль принята такой длины, что поперечная сила в 15т на конце консоли создает аккурат 30тм момента в уровне верхнего ребра отсека. Т.е. все именно так как Вы заказывали

Сообщение от IBZ ...пара сил от примыкающего ригеля (Q1=-Q2= 10.5 т).

10,5*0,48=5,04тм в опорном сечении ригеля? не маловато? что за нагрузка на ригель?

----- добавлено через ~22 мин. -----

Сообщение от IBZ 4 отдельных загружения:

Поясните, как поперечная сила может существовать отдельно от изгибающего момента в данном случае?

Сообщение от IBZ напряжения на верхней границе полка/стенка

Снова не понял. Что такое "верхняя граница полка/стенка"?

Сообщение от IBZ Если не трудно, дайте значения впрямую, а то на схемках не очень хорошо видно.

"напрямую" это на выделенном участке стенки? или еще как-то?

Сообщение от IBZ Имея все 4 фактора в стенке можно сделать вывод что влияет на её прочность и в какой степени.

А я думал Вы хотели найти предельную силу с учетом колонного момента, продольной силы и только от ригельного момента.
У меня получилось так, что момент "надотсечный" не влияет на предельную поперечную силу вызванную парой сил от полок ригеля. А вот продольная сила в колонне немного уменьшает это значение предельной поперечной силы.

----- добавлено через ~37 мин. -----

Сообщение от IBZ ...на её прочность...

Какой величиной ограничиваем пластические деформации стенки?

[IBZ]

Сообщение от румата Чтобы консоль нечаянно не потеряла устойчивость из плоскости действия момента. Расчет-то выполняется по деформированной схеме.

Это-то зачем?

Сообщение от румата Погодите... Консоль принята такой длины, что поперечная сила в 15т на конце консоли создает аккурат 30тм момента в уровне верхнего ребра отсека. Т.е. все именно так как Вы заказывали

Вот что значит перепутать одну букву . Но можно, конечно, и так.

Сообщение от румата 10,5*0,48=5,04тм в опорном сечении ригеля? не маловато? что за нагрузка на ригель?

Пожалуй, маловато - возьмите сколько хотите.

Сообщение от румата Поясните, как поперечная сила может существовать отдельно от изгибающего момента в данном случае?

В данном случае, действительно, никак. Просто хочется видеть напряжения по факторам чисто для анализа. Но опять же можно и так, если приводить отдельно нормальное и касательное напряжения.

Сообщение от румата Снова не понял. Что такое "верхняя граница полка/стенка"?

Следует читать "граница стенки колонны и внутренней грани отвечающего ребра в пределах отсека"

Сообщение от румата "напрямую" это на выделенном участке стенки? или еще как-то?

Напрямую - это просто максимальные значения по видам напряжений и загружений без использования графического вывода, поскольку там не всё хорошо видно. Ну мне, по крайней мере.

Сообщение от румата У меня получилось так, что момент "надотсечный" не влияет на предельную поперечную силу вызванную парой сил от полок ригеля. А вот продольная сила в колонне немного уменьшает это значение предельной поперечной силы.

Первый пункт понятен, а вот второй не очень. Не вижу оснований для снижения продольной силы в колонне от приложенной пары сил. Может дело в деформируемой схеме?

Сообщение от румата Какой величиной ограничиваем пластические деформации стенки?

А вот тут я не понял. Всегда считал, что пластическая деформация (или её отсутствие) определяется исключительно сечением и внутренними усилиями в нем, а не желаниями инженера.

P.S. Прошу извинить меня за допущенные "ляпы" и задержку с ответами. Просто "навалилась" текущая работа.

[румата]

Сообщение от IBZ Это-то зачем?

Осталось от мой изначальной схемы.

Сообщение от IBZ Вот что значит перепутать одну букву . Но можно, конечно, и так.

Ну если немного сверху и немного снизу, то все еще проще проще и модель получилась очень компатная.

Сообщение от IBZ Пожалуй, маловато - возьмите сколько хотите.

Хорошо, возьму нагрузку на ригель ~16,5т/м

Сообщение от IBZ Следует читать "граница стенки колонны и внутренней грани отвечающего ребра в пределах отсека"

Да, так все понятно.

Сообщение от IBZ Напрямую - это просто максимальные значения по видам напряжений и загружений без использования графического вывода, поскольку там не всё хорошо видно. Ну мне, по крайней мере.

Ясно, сделал удобочитаемый вывод напряжений в стенке отсека.

Сообщение от IBZ Первый пункт понятен, а вот второй не очень.

Не продольная сила N уменьшается, а предельная поперечная сила Q, которую может воспринять стенка отсека при наличии напряжений от заданной продольной силы N.

Сообщение от IBZ А вот тут я не понял. Всегда считал, что пластическая деформация (или её отсутствие) определяется исключительно сечением и внутренними усилиями в нем, а не желаниями инженера.

Здесь не про сдвиг, а про изгиб, но все же в узлах необходимо учитывать пластическую работу стали.

В инженерно-познавательных целях, думаю, вполне можно ограничится величиной эквивалентной пластической деформации 4-5% для малоуглеродистой стали и считать эту величину пределом прочности элемента.

----- добавлено через ~1 мин. -----

Сообщение от IBZ Просто "навалилась" текущая работа.

Аналогично, поэтому не стОит извиняться

[румата]

Здесь результаты расчета на предельную поперечную силу от действия ригельного момента Мр в виде пары сил. Предельная пластическая деформация ~0,12%
Во вложениях:
-нормальные напряжения в горизонтальном направлении
-нормальные напряжения в вертикальном направлении
-касательные напряжения
-эквивалентные напряжения по Мизесу
-пластические деформации по Мизесу
-----------------------------------------------
Слева на всех картинках эквивалентная стержневая модель с эпюрой поперечной силы в консоли.
Предлагаю это значение поперечной силы Qпр = 955кН принять как референсное для оценки влияния продольной силы N и колонных М и Q.

[румата]

Здесь результаты расчета на продольную силу N. Пластические деформации отсутсвуют.
Во вложениях:
-нормальные напряжения в горизонтальном направлении
-нормальные напряжения в вертикальном направлении
-касательные напряжения
-эквивалентные напряжения по Мизесу

[румата]

Здесь результаты расчета на поперечную силу Q. Пластические деформации отсутсвуют.
Во вложениях:
-нормальные напряжения в горизонтальном направлении
-нормальные напряжения в вертикальном направлении
-касательные напряжения
-эквивалентные напряжения по Мизесу

[румата]

Здесь результаты расчета на изгибающий момент M. Пластические деформации отсутсвуют.
Во вложениях:
-нормальные напряжения в горизонтальном направлении
-касательные напряжения
-эквивалентные напряжения по Мизесу
-нормальные напряжения в вертикальном направлении