Постановка задачи
В рамках данной статьи рассмотрим технологию расчёта балки усиленной стальными накладками в ЛИРА САПР 2022.
Технология усиления балок стальными накладными полосами
Применение стальных накладных полос, при усилении стальных балок, призвано уменьшить значения нормальных и касательных напряжений, а также обеспечить устойчивость элементов сечения, а также общую устойчивость.
При расчёте таких конструкций в ЛИРА САПР 2021 и старше, возникала проблема невозможности автоматической проверки усиленного сечения балки по нормам проектирования стальных конструкций. Так, к примеру, если к балке будет приварен лист металла, то её поперечное сечение перестаёт быть стандартным, т.к. его нет в сортаменте металлопроката. В версии 2022 эта проблема была решена. Рассмотрим новую технологию расчёта усиленной балки перекрытия.
Исходные данные
Балка перекрытия имеет пролёт 12 м, на балку действуют следующие нагрузки:
Марка стали С245.
Принятого сечения балки недостаточно для восприятия действующей нагрузки.
Принимаем решение выполнить усиление балки путём приварки стальных пластин к нижнему поясу
Расчёт усиленной балки
Расчёт в конструкторе сечений
Для моделирования усиления поперечного сечения балки, выполним экспорт результатов расчёта в конструктор сечений. Для этих целей, следует вызвать окно информации об элементе, в режиме анализа результатов расчёта, и нажать на кнопку «Экспорт усилий».
В конструкторе сечений выполним повторный расчёт и убедимся в том что нормальные напряжения 252.14 МПа превосходят расчётное сопротивление стали С245.
Выполним корректировку сечения путём приварки стальной пластины к нижнему поясу. Произведём повторный расчёт и убедимся что нормальные напряжения теперь меньше расчётного сопротивления.
Важно! Такая технология усиления подразумевает что балка, в момент приварки пластин, будет полностью разгружена и вывешена, чтобы в ней не было внутренних напряжений, т.к. осуществлять приварку дополнительных элементов к стальным конструкциям, находящимся под нагрузкой, запрещено.
Следует помнить, что привариваемая пластина должна иметь такую же марку стали, как усиливаемое сечение.
Помимо проверки балки по нормальным напряжениям, следует также выполнить дополнительные расчёты, предписанные нормами на проектирование стальных конструкций (проверка касательных напряжений, прогиб, общая устойчивость, местная устойчивость и т.д.)
В версиях 2021 и более ранних, после усиления сечения, такие проверки были невозможны и их приходилось выполнять вручную.
Воспользуемся новой технологией в ЛИРА САПР 2022, позволяющей создать новое сечение в сортаменте по результатам расчёта в конструкторе сечений.
Последовательность создания нового сечения в сортаменте
Файл, созданный в конструкторе сечений, следует сохранить в отдельной директории, желательно рядом с файлом расчётной модели. Далее, следует открыть окно сортаментов металлопроката. Полезная информация о работе с сортаментами находится в базе знаний https://liraserv.com/kb/11/. Создаём новый файл сортамента двутавров:
Будет создан новый файл, который следует заполнить путём добавления новых строк с геометрическими характеристиками профилей. Создадим новую строку путём импорта сечения из файла .КСС:
Когда файл сечения будет импортирован, новый сортамент следует сохранить в отдельной директории, желательно в той же, где находится файл расчётной модели. Сохранённый файл готов к использованию в расчётной модели.
Расчёт балки после усиления в ЛИРА САПР
Вернёмся к расчётной схеме в среде Визор и внесём изменения в тип жёсткости. Выберем созданный нами сортамент, а в нём укажем усиленное сечение. Предварительно создадим копию балки, чтобы была возможность сравнить результаты расчёта.
После создания типа жёсткости, следует внести корректировки в материалы для расчёта стальных конструкций.
Важно! Поскольку новый тип жёсткости это обычный двутавр, то созданные материалы (марка стали), не могут быть использованы совместно с новым типом жёсткости, т.к. обычный двутавр не подразумевает раздельное назначение марок стали на отдельные части сечения.
Производим расчёт схемы и выводим на экран результаты проверки по нормальным напряжениям.
Как видно, балка после усиления имеет меньшие проценты использования, нежели балка со стандартным сечением.
Выполним ручной контроль результатов расчёта, для этого сравним значения напряжений, полученных на этапе расчёта в конструкторе сечений, с расчётным сопротивлением стали С245.
Нормальные напряжения в сечении балки
- до усиления 252.14 МПа;
- после усиления 199.59 МПа;
Чтобы определить расчётное сопротивление стали С245, откроем сортамент сталей:
Ввиду того, что толщина пояса составляет 14 мм, то расчётное сопротивление стали следует определять как для полосы толщиной от 4 мм до 20 мм: Ry=240 МПа.
Определим процент использования по нормальным напряжениям балки до и после усиления:
- до усиления 252.14/240*100%=105.06 %;
- после усиления 199.59/240*100%=83.16 %;
Полученные результаты почти не отличаются от результатов расчёта в ЛИРА САПР, на основании чего, можно сделать вывод, что новая технология работы с сортаментами металлопроката в ЛИРА САПР 2022 подходит для расчётов стальных конструкций, усиленных приваркой стальных накладок.
Видео-версия статьи https://rutube.ru/video/bcae1b90a4e26df76a896de2e65f946f/
