Что такое расчёт стальных конструкций?

При проектировании стальных элементов не меньшую роль, чем предел текучести сечения, играет поведение при потере устойчивости: у длинных балок с малым числом боковых опор несущую способность ограничивает потеря устойчивости при изгибе с кручением, у гибких колонн – изгибная или крутильная потеря устойчивости. Поэтому длина без раскрепления, расчётная длина и класс поперечного сечения так же важны, как и прочность.

В Турции стальные конструкции проектируются по «Правилам проектирования, расчёта и возведения стальных конструкций» (ÇYTHYE), а сейсмические воздействия определяются по TBDY 2018. StatiCAD реализует подход ÇYTHYE «Расчёт по коэффициентам нагрузок и сопротивления» (LRFD).

В StatiCAD стальные элементы могут находиться в одной модели с железобетонными, каменными или деревянными несущими элементами. В смешанных конструкциях стальные балки покрытия, стальные колонны и дополнительные стальные элементы рассчитываются без отдельной программы.

Что делает StatiCAD в стальных конструкциях?

Все этапы расчёта стальных балок и колонн: от назначения профиля до отчёта о расчёте.

Библиотека профилей и назначение сечений

  • Готовые горячекатаные двутавры (I/H), включая IPE, IPN, HEA, HEB, HEM, а также HD, HL, HP
  • Поиск по категории и названию, предпросмотр сечения с реальной геометрией
  • Классы стали S235, S275, S355 назначаются вместе с сечением
  • Холодногнутые профили C, Z, U и Sigma рассчитываются в модуле лёгких стальных конструкций

Расчёт стальных балок

  • Изгиб: текучесть, неупругая и упругая потеря устойчивости при изгибе с кручением; пределы Lp и Lr
  • Несущая способность на сдвиг
  • Комбинированное действие изгиба, осевой силы и сдвига
  • Контроль прогиба: L/300, L/200, L/150 или предел, заданный пользователем

Расчёт стальных колонн

  • Осевое сжатие: изгибная потеря устойчивости в двух плоскостях и крутильная потеря устойчивости
  • Проверка гибкости поперечного сечения; гибкие сечения явно помечаются в отчёте
  • Предупреждение при KL/r > 200
  • Комбинированное действие осевой силы и двухосного изгиба

Сочетания нагрузок

  • Вертикальные и ветровые сочетания ÇYTHYE (LRFD) и огибающая сейсмических сочетаний
  • Определяющее сочетание нагрузок указывается в отчёте при каждом результате
  • Сочетания для расчёта стали применяются без изменения списка сочетаний нагрузок проекта

Расчётные длины и длины боковых опор

  • Длина между боковыми опорами балки берётся автоматически из длины балки или вводится вручную
  • Расчётная длина колонны берётся автоматически из высоты этажа (K = 1) или вводится отдельно для каждой оси
  • Коэффициент Cb корректировки момента определяется по эпюре моментов каждого сочетания нагрузок (ÇYTHYE, ф-ла 9.1); для консоли – 1,0

3D-вид и отчёты

  • Элементы с назначенным профилем отображаются в 3D с реальной геометрией сечения
  • В отчётах по балкам и колоннам: свойства сечения, промежуточные величины (Lb, Cb, Lp, Lr, KL/r), усилие, несущая способность, коэффициент использования и определяющее предельное состояние
  • Выполненные проверки отмечаются зелёным, невыполненные – красным
  • Отчёт на турецком или английском языке

Как это работает?

  1. Смоделируйте балки и колонны.
  2. Кнопкой «Выбрать сечение» в окне свойств элемента назначьте профиль и класс стали.
  3. Отметьте тип расчёта элемента как «Сталь».
  4. Запустите расчёт; проверки стальных элементов выполняются автоматически по завершении расчёта.
  5. Выберите «Отчёты по стальным элементам» в дереве отчётов и получите отчёт.

Отчёты

В группе «Отчёты по стальным элементам» два отчёта:

  • Расчёт стальных балок: свойства сечения, Lb, Cb, Lp, Lr, расчётный момент и определяющее сочетание нагрузок, несущая способность на изгиб и предельное состояние, сдвиг, комбинированное действие и прогиб
  • Расчёт стальных колонн: свойства сечения, расчётные длины, гибкость, осевая сила и несущая способность на сжатие, определяющая форма потери устойчивости, двухосный изгиб и уравнение взаимодействия
  • Результат «Достаточно / Недостаточно» для каждого элемента
  • Изображения сечений в таблицах сечений

Справочные материалы

Пошаговое использование, примеры решения, теоретические основы и верификационные исследования в Базе знаний.

Верификация

Расчёты стальных балок и колонн сверены с ручными расчётами строка за строкой: свойства сечения, пределы Lp и Lr, коэффициент Cb, момент потери устойчивости при изгибе с кручением, несущая способность на сдвиг, прогиб, несущая способность при потере устойчивости и значения взаимодействия полностью совпадают с ручным расчётом.

Вывод в отчёт не только результата, но и промежуточных величин позволяет легко проверить каждый результат.

Подробности верификационных исследований (База знаний)

Нормативы

ÇYTHYE (LRFD) TBDY 2018
В какой версии? Расчёты стальных конструкций доступны в StatiCAD Ultimate.

Часто задаваемые вопросы

Какие профили можно рассчитывать?

Расчёт несущей способности выполняется для горячекатаных двутавров (I/H), таких как IPE, IPN, HEA, HEB, HEM, а также HD, HL, HP. Можно назначать также профили U, L, T, коробчатые и трубчатые; они присутствуют в модели и в 3D-виде. Холодногнутые профили рассчитываются в модуле лёгких стальных конструкций.

Могут ли стальные и железобетонные элементы быть в одной модели?

Да. Тип расчёта каждого элемента (железобетон, каменная кладка, дерево, сталь) выбирается отдельно; в смешанных конструкциях стальные элементы рассчитываются в том же расчёте и проверяются по своим нормам.

Как рассчитывается потеря устойчивости при изгибе с кручением?

Длина между боковыми опорами балки берётся автоматически из длины балки или вводится вручную. Программа вычисляет пределы Lp и Lr, определяет область текучести, неупругой или упругой потери устойчивости при изгибе с кручением и записывает определяющее предельное состояние в отчёт. Коэффициент Cb корректировки момента вычисляется по эпюре моментов каждого сочетания нагрузок; определяющим считается сочетание с наибольшим отношением требуемого к несущей способности.

Учитываются ли ветровые нагрузки при расчёте стали?

Если в проекте задан случай ветровой нагрузки, ветровые сочетания ÇYTHYE (LRFD) добавляются в расчёт. В списке сочетаний TBDY по умолчанию ветра нет; в этом случае в предупреждениях расчёта сообщается об отсутствии ветрового сочетания.

В какой версии StatiCAD это доступно?

Расчёты стальных конструкций доступны в StatiCAD Ultimate. Процесс можно попробовать в бесплатной демо-версии.

Похожие страницы

Рассчитывайте стальные элементы в одной модели

Скачайте демо-версию и бесплатно опробуйте расчёт стальных балок и колонн на собственном проекте.