Реализация европейских норм для расчета ...
DESCRIPTION
Расчет и проектирование конструкций в среде SCAD Office 21 Москва, 22-23 апреля 2014 г. Реализация европейских норм для расчета металлических конструкций в среде SCAD Office. Юрченко В. В. , к. т. н. старший научный сотрудник SCAD Soft. Москва, 22-23 апреля, 2014. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Реализация европейских норм
для расчета металлических конструкций
в среде SCAD Office
Расчет и проектирование конструкций в среде SCAD Office 21Москва, 22-23 апреля 2014 г.
Юрченко В. В., к. т. н.старший научный сотрудник SCAD Soft
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1Расчет элементов металлических конструкций по EN 1993-1-1Главное окно программы
2Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
Сталь Сортамент
металлопроката Болты Геометрические характеристики Сопротивление сечений Критический момент Огибающие Балки Стойки Связи Болтовые соединения Сварные соединения Стыки балок Узлы сопряжений ригеля с
колонной
Информационные режимы программы:
Расчетные режимы программы:
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1Расчетный режим «Сопротивление сечений»Главное окно режима и классы сечений
3Москва, 22-23 апреля, 2014
1 класс – “полный шарнир” 2 класс – упруго-пластические деформации стали 3 класс – упругие деформации стали при отсутствии потери местной устойчивости 4 класс – потеря местной устойчивости элементов сечения
2 2 2 2 2 24
2 2 2 22
D w w w
wh x y x yy x x y
2 2 2211
p h
2 2
32 2
cos cos xq yw a x b yE
b a a b h22 2
112
2
8cos x
x
qw yE
a b hy
22 211
2
2
8cosy
w xE
b ax
2 2 2 2 2 24
2 2 2 22
D w w wE w
h x y x yy x x y
Расчетныенапряжения
Фактическиенапряжения
e0,5b0,5be
Rr
h inchh
f,in
f
f,c
bbb
0
1d
b
e mu
b y
2
1crcr
N DK
h h b
2
ue
DK
h b
0 4 0 8 1 2
1 2 0 65 0 45
, , ,
, , ,cr cr cre
u u u
b b
4Москва, 22-23 апреля, 2014
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1Учет закритический работы элементов конструкцийКонцепция «эффективной ширины» элементов сечений
2 2
2 2212 1
crp
k E E
bv
t
beff
b
p
фон Карман
Ейлер
Вінтер
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
00 1,0 2,0 3,0
Критические напряжения потери устойчивости Эйлера: 212 1
p
v b
k t
гибкость элемента сечения:
b
L
“Эффектиная ширина” тонкой пластины с несовершенствами (по Винтеру):
“Эффективная ширина” тонкой пластины при отсутствии несовершенств (по вон Карману):
1 0 221
,;eff
p p
b
b1 052
,y yp
cr
f fb
t k E
2
2
212 1
,cr beff y
eff
k Ef
bv
t
21
2
1
eff
y p p y p p
b E E
b f f
5Москва, 22-23 апреля, 2014
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1Учет закритический работы элементов конструкцийКонцепция «эффективной ширины» элементов сечений
Прочность на растяжение при действии продольной силы N – пп. 6.5, 6.6:
Прочность на сжатие при действии продольной силы N – пп. 6.9, 6.10, 6.11:
Изгибная прочность при действии момента My (Mz) – пп. 6.12...6.15:
Сдвиговая прочность при действии поперечной силы Qz (Qy) – пп. 6.17...6.20:
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1Расчетный режим «Сопротивление сечений»Прочностные проверки по EN1993-1-1
6Москва, 22-23 апреля, 2014
0
1 0
, ,,
, ; ;yEdt Rd pl Rd
t Rd M
fNN N A
N
0 0
1 0 , ,,
, ; ;y yEdc Rd c Rd eff
c Rd M M
f fNN A или N A
N
0 0 0
1 0
, , ,min , ,min,
, ; ;y y yEdc Rd pl c Rd el c Rd ef f
c Rd M M M
f f fMM W или M W или M W
M
0 0
1 0 3 3
, , , ,
,
, ; ;y yEd wc Rd pl Rd v c Rd el Rd
c Rd M M
f fV I tV V A или V V
V S
Изгибная прочность при одновременном действии изгибающего момента My (Mz) и поперечной силы Qz (Qy) – пп. 6.12...6.15, 6.29, 6.30:
Изгибная прочность при одновременном действии изгибающего момента My (Mz) и продольной силы N – пп. 6.12...6.15, 6.36...6.44:
Изгибная прочность при одновременном действии изгибающих моментов My и Mz, продольной N и поперечных Qz и Qy сил – пп. 6.12...6.15, 6.36...6.45:
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1Расчетный режим «Сопротивление сечений»Прочностные проверки по EN1993-1-1
7Москва, 22-23 апреля, 2014
22 2
0 0
21 0 1
4 6
, , ,min, ,
, ; ;y yEd v v EdV Rd pl V Rd el
V Rd w M w M pl Rd
f fM A A VM W или M W
M t t V
2
0
11 1
1 0 5 1
1
, ,, , , , , , , ,
, ,
, , ,,
,min ,min , ,mi
; ;.
y Ed z EdNy Rd pl y Rd pl y Rd Nz Rd pl z Rd
Ny Rd Nz Rd
y Ed y Ed y Edz EdEd Ed
y y y z y M eff y eff y
M M n n aM M M M M
M M a a
M M MMN Nили
Af W f W f A f W 0
1
, ,
n , ,min
;z Ed z Ed
y eff z y M
M M
f W f
2
2 1
,
Edy y y
pl Rd
Vf f f
V
- уменьшенная граница текучести
Несущая способность, ограниченная изгибной формой потери устойчивости при действии сжимающей силы – пп. 6.46...6.51:
Несущая способность, ограниченная крутильной и изгибно-крутильной формами потери устойчивости – пп. 6.46...6.49, 6.52, 6.53:
Несущая способность, ограниченная потерей устойчивости плоской формы изгиба при действии изгибающего момента – пп. 6.54...6.56:
Несущая способность, ограниченная потерей устойчивости при одновременной действии продольной силы и моментов – пп. 6.61...6.62:
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1Расчетный режим «Сопротивление сечений»Проверки устойчивости по EN1993-1-1
8Москва, 22-23 апреля, 2014
1 1
1 0
, ,,
, ; ;y yEdb Rd b Rd eff cr
b Rd M M
f fNN A или N A N
N
1 1
1 0
, , , ,,
, ; ; ,y yEdb Rd b Rd eff cr T cr TF
b Rd M M
f fNN A или N A N N
N
1 1
1 0
, , ,,
, ; ;y yEdb Rd LT y b Rd LT eff y LT LT cr
b Rd M M
f fMM W или N W M
M
1
1
1
1
, , , , ,
, ,
, , , , ,
, ,
;
;
m LT y Ed y Ed mz z Ed z EdEdyy yz
y Rk LT y Rk z Rk M
m LT y Ed y Ed mz z Ed z EdEdzy zz
z Rk LT y Rk z Rk M
C M M C M MNk k
N M M
C M M C M MNk k
N M M
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1 Расчетный режим «Критический момент»Главное окно режима
9Москва, 22-23 апреля, 2014
1 0,
.Ed
b Rd
M
M
1
, ,: yb Rd LT pl y
M
fII класс M W
1
, ,: yb Rd LT el y
M
fІІІ класс M W
1
, ,: yb Rd LT eff y
M
fIV класс M W
2 2
11 0,LT
LT LT LT
20 5 1 0 2 , .LT LT LT LT
y yLT
cr
W f
M
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1 Расчетный режим «Сопротивление сечений»Вычисление критического момента
222
2 21
32 2y z tz z w
cr g g jy z w z zz
I k L GIEI k IM z z z
I I k I EC C
Ik LCC
2 2
2
A
j sy
y z zdA
z zI
1C
2C
3C
коэффициент, учитывающий характер эпюры изгибающего момента
коэффициент, учитывающий положение точки приложения нагрузки по отношению к центру сдвига коэффициент, учитывающий ассиметрию сечения относительно оси большей жесткости
параметр ассиметрии:
10Москва, 22-23 апреля, 2014
КРИСТАЛЛ 21.1.1.1 Расчетный режим «Сопротивление сечений»Вычисление критического момента
1C
2C
11Москва, 22-23 апреля, 2014
zk
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Главное окно программы
Объект проектирования –конструкция узла определенного типа Задача – автоматизированный подбор неизвестных параметров конструкции
узла при удовлетворении ограничений несущей способности ее элементов согласно EN 1993-1-8, а также конструктивных и сортаментных ограничений
Сталь Сортамент
металлопроката Болты
Жесткие базы колонн Шарнирные базы
колонн Стыки балок Узлы сопряжений
ригелей с колоннами Узлы ферм
Информационные режимы программы:
Расчетные режимы программы:
12Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
Гибкое корректирование проектного решения
Проверка несущей способности
Генерирование чертежа узла стадии КМ
Подбор рационального проектного решения
Задание исходной информации
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Технология работы с программой
13Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчет сварных соединений
,min 3w wa a мм
, 2w eff w wl l a
, , ,min max{30 ,6 }w eff w eff wl l мм a
Нормальные напряжения, ориентированные перпендикулярно расчетной плоскости сварного шваКасательные напряжения, лежащие в расчетной плоскости сварного шва и направленные перпендикулярно его продольной осиКасательные напряжения, лежащие в расчетной плоскости сварного шва и направленные параллельно его продольной оси
2 2 2
2
3 u Lw
w M
f
Критерии обеспечения несущей способности
2
u Lw
M
f
FSd
w
FSd
Конструктивные ограничения
0 0
,2 2Sd Sd
w w w eff
F F
A a l
0,21,2 1,0
150w
Lww
l
a
,2 2w Sd
w w eff
F
a l
0
,
2 3u w
w Ed
w M
f aF
Прямой метод EN
Упрощенный метод EN
14Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
Виды исчерпания несущей способности: Разрушение болтов; Разрушение болтов с частичным развитием пластических деформаций во
фланце; Развитие пластические деформации во фланце.
, ,T I t ii
F B
,1, 2
pl tT II
M eBF
e m
ext i i int i ii i
W M W F ,1 ,2
,
2 2pl plT III
M MF
m
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетные модели фланцевых соединений
15Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
полужесткие
жесткие
шарнирные
Mj
j,iniS
jM
bfc
bwtk kbt epbk
bfc
kbfcbfck
kbfc bfck
kepb btk kbwt
bwtkkbtepbkkepbbtkkbwt
bwtk kbt epbk kepb btk kbwt
kbfc
epbk - фланец при изгибе
kbt - болт при растяжении
bwtk - стенка балки при растяжении- полка балки при сжатии
i i
inij
k
EzS
1
2
,± N
центр сжатия
tzz c
z
± N
M
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Учет реальной жесткости узлов
16Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8 Основы программной реализации
Набор входящих параметров: управляемые параметры
конструкции узла (диаметр болтов, количество рядов болтов, толщина
фланца) и подчиненные параметры
Набор исходящих параметров (параметров состояния):
коэффициенты использования ограничений несущей способности
Методы нахождения отклика объекта проектирования
Управляемые параметры
Математическая модель объекта проектирования:
, 1, , n PP P n N P X Y
, 1,i XX X P i N
, 1, , j YY Y P j N Y X Θ
, 1, , :k ZZ Z k N Z P Ω
1 1
2 2
0, , ; 1, , 1,
0, , ;EC IC
PN N
Z P
φ φ
φ φ
Система ограничений (ограничения несущей способности конструктивных элементов узла, сортаментые и конструктивные ограничения)
- управляемые:
- подчиненные:
Параметры состояния:
Внутренние параметры:
17Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
Кнопка «Вычислить» (все параметры конструкции узла заданы):
Проверка конструктивных ограничений и ограничений сортамента
Вычисление коэффициентов использования ограничений несущей способности
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций Основы программной реализации
Кнопка «Проектирование» (все параметры конструкции узла не определены):
Целенаправленное многократное улучшение некоторого начального проектного решения конструкции узла в сторону удовлетворения ограничений несущей способности с учетом конструктивных и сортаментых ограничений
18Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Жесткие базы колонн»
Общий случай загружения колонны
Несколько расчетных комбинаций нагружения
Признак предельного состояния
загружения
Управляемые параметры
Типы конструкций узлов
жестких баз колонн
19Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Жесткие базы колонн»
Ввод исходных данных: сечение колонны, марки стали колонны и опорной плиты, класс бетона, тип и толщина подливки
Учет специфики болтовых и сварных
соединений
20Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Жесткие базы колонн» (пример расчета)
21Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Шарнирные базы колонн»
Управляемые параметры
Типы конструкций узлов шарнирных баз
колонн
Ввод исходных данных: сечение колонны, марки стали колонны и опорной плиты, класс бетона, тип и толщина подливки
22Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Шарнирные базы колонн»
Возможность учета специфики болтовых
соединений
Несколько расчетных комбинаций нагружений
Две компонентыпоперечных усилий
23Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Шарнирные базы колонн» (пример расчета)
24Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Стыки балок»
Управляемые параметры
Управляемые параметры
Монтажные стыки балок
на фланцевых соединениях
Монтажный стык балок на накладках
25Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Стыки балок»
Общий случай загружения
Признак предельного состояния
Учет специфики болтовых и сварных
соединений
Ввод исходных данных: сечение балок и марки стали
26Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Стыки балок» (пример расчета 1)
27Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Стыки балок» (пример расчета 2)
Москва, 22-23 апреля, 2014 28Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Сопряжение ригеля с колонной»
Управляемые параметры
Общий случай загружения
Несколько расчетных комбинаций загружения
Типы конструкций
узлов сопряжений
Признакпредельногосостояния
29Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Сопряжение ригеля с колонной»
Ввод исходных данных: сечение колонны и ригеля, марки стали колонны и ригеля, оребрение и усиление стенки колонны
Учет специфики болтовых и сварных
соединений
30Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Сопряжение ригеля с колонной» (пример 1)
31Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Сопряжение ригеля с колонной» (пример 2)
32Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Узлы ферм» (из уголков)
33Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Узлы ферм» (из труб)
34Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
КОМЕТА 11.5.1.1Расчет узлов металлических конструкций по EN 1993-1-8Расчетный режим «Узлы ферм» (из уголков) (пример расчета)
35Москва, 22-23 апреля, 2014Москва, 22-23 апреля, 2014
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Расчет и проектирование конструкций в среде SCAD Office 21Москва, 22-23 апреля 2014 г.
Юрченко В. В., к. т. н.старший научный сотрудник SCAD Soft