Линейный расчёт устойчивости

Статья доступна на других языках:

Обычно линейный расчёт устойчивости не так важен для узлов. Однако, проверку можно выполнять для того, чтобы быть уверенным, что результаты прочностного расчёта (который геометрически линейный) корректны.

IDEA StatiCa Connection позволяет выполнять линейный расчёт устойчивости модели узла. В качестве результатов отображаются формы потери устойчивости. Критическая нагрузка, при которой происходит потеря устойчивости идеализированной модели, вычисляется для каждой формы. Величина этой силы представлена множителем к действующей в узле нагрузке. В соответствии с этими результатами пользователь может сам предусмотреть мероприятия для обеспечения надёжности конструкции.

Некоторые нормы проектирования, например, Еврокоды, рекомендуют опираться на коэффициент не менее 15 для стержневых моделей конструкций. Если критическая нагрузка превышает в 15 раз действующую, то, согласно нормам, выполнять проверку конструкций на устойчивость не обязательно.

Для узлов ситуация обстоит немного иначе, и нормы не дают особых рекомендаций. Вопрос местной устойчивости следует решать по-другому. Как правило, местная потеря устойчивости происходит в следующих частях конструкции:

  1. Пластины, соединяющие отдельные элементы
  2. Элементы жёсткости – рёбра, диафрагмы и короткие вуты
  3. Замкнутые профили и тонкостенные сеченияПотеря устойчивости пластин из группы 1 влияет на форму потери устойчивости всего элемента. Поэтому рекомендуется применять к таким пластинам те же правила, что и к элементам, то есть, считать безопасными коэффициенты, равные или большие 15. При этом инженер должен следить за соответствием граничных условий модели узла, используемой для расчёта устойчивости, глобальной модели всей конструкции.

Пластины группы 2 влияют на местную потерую устойчивости в узле. Для таких пластин граничное значение коэффициента, равное 15, слишком консервативно, а в нормах отсутствуют чёткие рекомендации по этому случаю. Рекомендации могут быть взяты из результатов исследований, в ходе которых выяснилось, что для таких пластин коэффициента, равного 3, вполне достаточно. Потеря устойчивости пластин и элементов из группы 3 – самый сложный вопрос и требует индивидуальной проработки каждого случая.

Для пластин с коэффициентом, меньшим рекомендуемого значения (15 для группы 1, 3 для группы 2), пластический расчёт не применим. Для их проверки следует использовать другие методики, которых нет в IDEA StatiCa.

Результаты проверки узла в режиме «Устойчивость» совсем не похожи на привычные результаты проверок. Для таких случаев нормы не дают чётких рекомендаций. Оценка этих результатов требует серьёзных инженерных познаний. IDEA StatiCa обладает уникальным набором инструментов, которые не всегда есть в обычных программно-вычислительных комплексах, и будет вам надёжным помощником в решении сложных вопросов, связанных с устойчивостью.

Фасонка является продолжением трубы – пример пластины из группы 1, для которой минимальный коэффициент запаса равен 15

Примеры форм потери устойчивости пластин из 2ой группы, где минимальный коэффициент запаса равен 3

Модель, используемая для расчёта устойчивости, имеет граничные условия, отличающиеся от модели, используемой для расчёта НДС узла. Опорный элемент по-прежнему полностью закрепляется. Расчётная модель элемента N-Vy-Vz-Mx-My-Mz (в режиме НДС конец такого элемента полностью свободен от перемещений) соответствует полной заделке в режиме расчёта устойчивости. Все другие типы расчётных моделей ограничивают изгиб в двух плоскостях, но допускают поступательные перемещения по этим осям.

  • Расчётная модель N-Vy-Vz-Mx-My-Mz:
    опоры в модели для оценки устойчивости по направлениям: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
  • Расчётная модель N-Vy-Vz:
    опоры в модели для оценки устойчивости по направлениям: N-Mx-My-Mz
  • Расчётная модель N-Vz-My:
    опоры в модели для оценки устойчивости по направлениям: N-Mx-My-Mz
  • Расчётная модель N-Vy-Mz:
    опоры в модели для оценки устойчивости по направлениям: N-Mx-My-Mz

Предполагается, что в случае жёсткого узла пользователь задаёт изгибающий момент и устойчивость короткого участка балки не является столь значимым фактором. С другой стороны, в случае шарнирного узла пользователь задаёт только нормальную и срезающие силы без изгибающих моментов, но в этом случае потеря устойчивости элемента, примыкающего к узлу, будет критичной, так как это сильно влияет на коэффициент запаса устойчивости. Взгляните на картинки ниже. «Модель» - используется для анализа НДС узла, а «Устойчивость» — это модель для оценки устойчивости узла.

Оставьте свой отзыв. Статья была полезной?

Станьте сертифицированным специалистом по расчёту узлов

Готовы к изучению принципов расчёта, конструирования и проверки по нормам различных стальных узлов? Наши онлайн-курсы помогут вам

Попробуйте IDEA StatiCa бесплатно

Получите бесплатную пробную версию IDEA StatiCa