РАСЧЕТНЫЕ ДЛИНЫ СТАЛЬНЫХ СПЛОШНЫХ КОЛОНН ПОСТОЯННОГО СЕЧЕНИЯ В СОСТАВЕ КАРКАСА В НЕКОММЕРЧЕСКОЙ ЛИРА-САПР

Практика расчетов коэффициентов приведения длин колонн в составе каркаса здания с моделированием и учетом жесткостей баз колонн, узлов соединения балок с колоннами, учетом жесткости столбчатых фундаментов на естественном основании, податливости грунтов, учетом совместной работы каркаса с элементами ограждения (материал предназначен для проектировщиков зданий и сооружений)

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОВЕДЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 

1. Любая конструктивная реализация в расчетной схеме каркаса классических, по терминологии теормеха и строительной механики, «ШАРНИРНЫХ» узлов (узлы балка-колонна, базы колонн) путем использования пластинчатых элементов в виде опорных пластин, траверс, опорных ребер, болтов, в том числе фундаментных с реализацией преднатяжения, сварных швов, упругих элементов приводит к уменьшению расчетных длин колонн и, соответственно, к повышению расчетных критических сил Ркр колонн.

При такой реализации в ЛИРА-САПР учитывается не только угловая жесткость узлов, но и пространственная деформативность всех элементов узлов с учетом совместной работы элементов каркаса.

2. Любая конструктивная реализация в расчетной схеме каркаса классических, по терминологии теормеха и строительной механики, «ЖЕСТКИХ» узлов  (узлы балка-колонна, базы колонн) путем использования пластинчатых элементов в виде опорных пластин, траверс, сварных швов, опорных ребер, болтов, в том числе фундаментных с реализацией, использования упругих КЭ приводит к увеличению расчетных длин колонн и, соответственно, к уменьшению расчетных критических сил Ркр колонн.

При такой реализации в ЛИРА-САПР учитывается не только угловая жесткость узлов, но и пространственная деформативность всех элементов узлов с учетом совместной работы элементов каркаса.

3. Любая конструктивная реализация в расчетной схеме каркаса ФУНДАМЕНТОВ с учетом упругости грунтов основания путем использования объемных элементов для столбчатых фундаментов, стержневых, одноузловых свай приводит к увеличению расчетных длин колонн и, соответственно, к уменьшению расчетных критических сил Ркр колонн.   

При реализации конструктива фундаментов в ЛИРА-САПР учитывается не только осадка и поворот фундамента, но и его собственная деформативность, зависящая от модуля упругости примененных бетона, размеров фундамента.

4. Любое конструктивное решение каркаса здания/сооружения, в смысле организации прогонов кровли, прогонов стенового ограждения, фахферковых систем, устройства связей приводит к снижению расчетных длин колонн и, соответственно, к увеличению расчетных критических сил Ркр колонн. 

В этом случае проявляется поддерживающий от общей потери устойчивости колонн эффект связей каркаса с учетом совместной работы элементов, а именно:   

— учитывается комплекс промежуточных по высоте колонн упругих опор — включаются в совместную работу каркаса прогоны стенового ограждения, крестовые вертикальные связи по колоннам;

— учитывается повышение жесткости опор колонн в уровне покрытия — включаются в совместную работу прогоны покрытия, горизонтальные связи покрытия.

5. Любое конструктивное решение ограждения здания/сооружения, в смысле моделирования профлиста, сэндвич-панелей по прогонам кровли, стен, приводит к снижению расчетных длин колонн и, соответственно, увеличению расчетных критических сил Ркр колонн.  

В этом случае также проявляется поддерживающий от потери устойчивости колонн эффект всех элементов ограждения с учетом совместной работы.

На конкретном примере каркаса здания я покажу, что в сравнении с общепринятым в проектировании классическим/нормативным представлением расчетных длин колонн общее снижение коэффициентов приведения длин колонн при учете совместной работы конструкций каркаса, учета жесткости узлов, фундаментов, несущих конструкций ограждения при неразрезной схеме прогонов стен и покрытия следует ожидать с μ = 2,0 до μ = 1,33.

Соответственно следует ожидать увеличения расчетных критических сил колонн по Эйлеру Ркр в 2^2/1,33^2 = 2,26 раза!

* Следует обратить внимание, что данные результаты исследования получены при частных значениях размеров каркаса, примененного проката, элементов узлов, фундаментов, грунтов основания и без учета поддерживающих устойчивость колонн ограждающих конструкций — профлист, сэндвич-панели, ЖБ плиты.

По моим сведениям в отечественной практике проектирования не существует методик расчета коэффициентов приведения длин колонн в составе каркаса как это представляем мы:

— учет пространственной жесткости узлов;

— учет пространственной жесткости фундаментов и грунтов основания;

— учет жесткости несущих и ограждающих элементов стен, покрытия;

— учет жесткостей связей, элементов фахферка;

— учет совместной работы всех элементов каркаса.

Что еще полезного Вы получите на вебинаре?

Я продемонстрирую моделирование в ЛИРА-САПР ряда пространственных узлов. Примеры узлов приведены на этом сайте выше — базы колонн, узлы балка-колонна, столбчатые фундаменты под колонны, фундаментные болты заданного преднатяжения с анкеровкой в фундамент.

Это дает Вам возможность выполнять проверочные расчеты НДС элементов стальных узлов, определять усиля на преднатянутые фундаментные болты, оценивать необходимую глубину анкеровки, определять НДС фундаментов, в том числе напряжений под опорными плитами баз колонн с учетом совместной работы всех элементов каркаса здания и податливости грунтов основания! 

Все это делается в бесплатной, некоммерческой ЛИРА-САПР 2016 R5.