Расчёт стальной балки по Еврокоду

Статья доступна на других языках:
Узнайте, как с помощью IDEA StatiCa Member рассчитать и проверить стальную балку по нормам.

1 Новый проект

Запустите IDEA StatiCa и выберите приложение Member.

Создайте новый проект – укажите имя, задайте пролёты 4 x 2,0 м, и выберите сечение HEB 280 для балки. После этого нажмите на кнопку Создать проект.

Если относительные деформации нужно отображать в процентах (%), вы можете указать это в настройках ГлавнаяЕд. изм. Результаты Деформации.

2 Главный элемент

В этом примере у нас будет только один главный (расчётный элемент) AM1, который был добавлен автоматически при создании проекта.

3 Соседние элементы

Граничные условия для CON1

Чтобы изменить граничные условия, щёлкните по узлу CON1 и затем под заголовком Соседние элементы – конечный нажмите на кнопку Y, чтобы добавить в этом узле второстепенный элемент.

Выберите только что созданный Соседний элемент RM8 и измените его параметр y-направление на 4 м.

Граничные условия для CON3

Щёлкните по соседнему элементу RM3 и нажмите на Удалить.

То же самое проделайте с элементом RM4.

Граничные условия для CON5

Щёлкните по узлу CON5, затем по Соседние элементы – конечный Y, чтобы добавить к существующему узлу элемент.

Перейдите к только что созданному элементу RM9 и измените его параметр y-направление на 4 м.

В завершение этого шага изменим сечение всех горизонтальных элементов (RM1, RM5,RM8,RM9) на HEB 260 и всех вертикальных (RM2, RM6) на HEA 400.

4 Нагрузки

В первую очередь добавим распределённую нагрузку от собственного веса балки – её положение и направление.

Теперь можно добавить сосредоточенные нагрузки, действующие по верхней полке балки. Для ввода каждой нагрузки нажмите на кнопку + и укажите числа, как на картинке ниже. Учитывая площадь распределения нагрузки 0,2 x 0,2 м, укажем величину распределённой нагрузки равной 425 кН/м, что эквивалентно сосредоточенной нагрузке в 85 кН.

Чтобы корректно описать граничные условия, нужно приложить нагрузки к соседним элементам.

Снова нажмите на кнопку + и приложите нагрузку в 10 кН/м ко всем горизонтальным элементам.

Осталось приложить усилия к вертикальным Соседним элементам. Укажите продольную силу 100 кН и 180 кН к элементам RM2 и RM6 соответственно, как показано на картинке ниже.

5 Соединения

Щёлкните на узел CON1 и нажмите на кнопку Редактировать соединение.

В новом окне IDEA StatiCa Connection щёлкните правой кнопкой по элементу AM1, выберите Прикрепить к...

Щёлкните по RM2 и выберите подходящий шаблон.

Укажите параметры болтов и нажмите OK.

Теперь щёлкните правой кнопкой по элементу RM1 и выберите в меню команду Прикрепить к...

Щёлкните по элементу RM2 и выберите нужный шаблон.

То же самое проделайте с элементом RM8

Узел готов, нажмите на кнопку Сохранить и закройте окно, чтобы не дуло.

Чтобы замоделировать второй узел опирания, щёлкните в дереве проекта на CON5 и нажмите на кнопку Применить.

6 Монтажные операции

Добавьте рёбра жёсткости в местах приложения сосредоточенных нагрузок. Щёлкните правой кнопкой мыши на заголовок Операции и выберите Поперечные рёбра жёсткости.

После измените положение рёбер и их свойства в соответствии с картинкой ниже.

Скопируйте эту операцию и измените её свойства, как показано на картинке ниже. 

7 Расчёт и проверка

Теперь можно запустить Физически нелинейный расчёт. Перейдите на вкладку Проверка, ФНР и нажмите на кнопку Рассчитать.

Вы можете визуально оценить распределение эквивалентных напряжений по длине балки, щёлкнув на кнопку Напряжения в верхней части ленты.

Линейный расчёт устойчивости (бифуркация равновесия) можно запустить, выбрав расчёт ЛРУ и щёлкнув по кнопке Рассчитать.

Ниже приводятся первые три формы потери устойчивости:

Как вы видите, первый коэффициент менее 15, что в нашем случае означает, что эффекты 2го порядка будут оказывать влияние на НДС конструкции, поэтому необходимо выполнить Физически и геометрически нелинейный расчёт с учётом несовершенств. Более подробную информацию по этому вопросу можно найти в этой статье о несовершенствах или в Теоретических основах.

Для выполнения Физически и геометрически нелинейного расчёта нужно указать Амплитуду (несовершенство).

Укажем здесь значение 0,5 x l/300 = 8000 / 300 = 13 мм.

Запустить расчёт можно, активировав ГФНР и нажав на кнопку Рассчитать.

По результатам ГФНР видно, что прочность элемента обеспечена даже с учётом несовершенств. 

8 Отчёт

В завершение урока перейдём на вкладку Проверка. IDEA StatiCa позволяет создать полностью настраиваемый отчёт, вывести его на печать и сохранить в редактируемом формате.

Файлы примеров