Шарнирные базы колонн

Режим Шарнирные базы колонн предназначен для проектирования и экспертизы конструктивных решений узлов баз колонн, с помощью которых реализовано шарнирное закрепление колонны в фундаменте. Этот режим охватывает широкий спектр конструктивных решений узлов данного типа, а именно:

базы без траверс и консольных ребер (рис. 1);
базы с траверсами и консольными ребрами (рис. 2).

При работе этого режима в соответствии с EN 1993-1-1 и EN 1993-1-8 выполняются проверки:

прочности конструктивных элементов, входящих в состав узла базы колонны (опорной плиты, траверс и консольных ребер, бетона фундамента на местное смятие);
прочности сварных соединений узлов (крепления колонны к опорной плите, крепления траверсы к стержню колонны и к опорной плите, крепления консольного ребра к стержню колонны и к траверсе);
ряда конструктивных и сортаментных ограничений.

а	б	в

Рис. 1. Типы конструктивных решений шарнирных баз колонн без траверс и консольных ребер

а	б	в

г	д	е

Рис. 2. Типы конструктивных решений шарнирных баз колонн с траверсами и консольными ребрами

Главное окно режима Шарнирные базы колонн содержит пять страниц: Конфигурация, Соединения, Усилия, Конструкция и Чертеж.

Работа в режиме Шарнирные базы колонн начинается с выбора типа сечения колонны, который реализуется нажатием соответствующей кнопки на странице Конфигурация. В этом режиме предусмотрено два типа сечения колонны: прокатный двутавр и сварной двутавр. Размеры поперечного сечения сварного двутавра и номер профиля прокатного двутавра определяются так же, как и в режиме Жесткие базы колонн.

Если в качестве типа сечения колонны выбран прокатный двутавр, необходимо определить сортамент и номер двутавра в данном сортаменте. Это осуществляется в диалоговом окне Выбор профиля, которое становится доступным после нажатия кнопки Выбор сечения колонны. Обеспечена возможность графического контроля поперечного сечения колонны в информационном окне, которое становится доступным после нажатия кнопки Предварительный просмотр ().

На странице Конфигурация также содержится выпадающий список Тип подливки и поле Толщина подливки, предназначенные для ввода соответствующей информации о подливке под опорной плитой узла шарнирной базы колонны.

Материалы, использующиеся для расчета и проектирования узла шарнирной базы колонны, определяются в выпадающем списке Бетон, а также при нажатии кнопок Сталь колонны и Сталь плиты. В выпадающем списке Бетон предлагается для выбора класс бетона фундамента базы колонны согласно EN 1992-1-1:2004. При нажатии на кнопки Сталь колонны и Сталь плиты вызывается информационный режим Сталь, где можно выбрать и задать марку стали, соответственно, для колонны и для опорной плиты шарнирной базы.

В поле ввода Коэффициент учета длительности и неблагоприятности воздействий необходимо ввести значение соответствующего коэффициента согласно EN 1992-1-1:2004, по умолчанию принятое равным единице. Тут же размещен выпадающий список Коэффициент надежности по ответственности, где необходимо выбрать или ввести значение соответствующего коэффициента.

Функциональные возможности кнопки Основная надпись аналогичны тем, которые предусмотрены в режиме Жесткие базы колонн.

Страница Соединения режима Шарнирные базы колонн предназначена для ввода информации относительно особенностей сварных и болтовых соединений узлов шарнирных баз колонн. В частности, класс болтов и тип отверстия под болты определяются в выпадающих списках Класс болтов и Тип отверстия, соответственно. Тип шайбы в болтовых соединениях задается с помощью соответствующих кнопок выбора (простая (плоская) или же со скошенными кромками). Предусмотрена возможность учета особенностей болтовых соединений при использовании болтов с потайной головкой с помощью выбора кнопки-маркера Болты с потайной головкой и задания в соответствующем поле ввода высоты головки болта. Для сварных соединений узлов шарнирных баз колонн на стыковых сварных швах может быть учтен их частичный провар с помощью выбора кнопки-маркера Частичный провар стыкового шва и задания в соответствующем поле ввода глубины провара. Для сварных соединений узлов шарнирных баз на угловых сварных швах также может быть учтен их глубокий провар с помощью выбора кнопки-маркера Глубокий провар углового шва и задания в соответствующем поле ввода дополнительной толщины наплавленного металла. Кнопки-маркеры, объединенные в группу Особенности, позволяют задать особенности сталей элементов соединений, в частности, в тех случаях, когда сталь принята согласно EN 10025-5 или же подвержена атмосферным влияниям, или же другим влияниям, вызывающим коррозию. Кроме того, предусмотрена возможность учесть особенности болтовых соединений в тех случаях, когда резьба болтов не соответствует EN 1090-1:2009, или же болты в соединении покрыты защитным покрытием, или же болтовые соединения устроены в конструкциях башен и мачт.

На странице Усилия задаются внутренние усилия, действующие в узле базы колонны: N_cEd – продольное усилие; V_czEd и V_cyEd– поперечные силы в двух плоскостях. При нажатии кнопки Добавить в таблице усилий появляется новая строка, в которую необходимо ввести значения продольного усилия и поперечных сил для текущей расчетной комбинации нагрузок. На рисунке, расположенном рядом с таблицей внутренних усилий, определены положительные направления внутренних усилий в сечениях элементов базы колонны. Количество расчетных комбинаций нагрузок произвольно. По умолчанию единицы измерения продольных и поперечных усилий – тонны. Другие единицы измерения внутренних усилий, действующих в узле, можно определить на странице Единицы измерения диалогового окна Настройки приложения. Изменение силовой плоскости выполняется одноименной кнопкой и приводит к переносу значений M_y и Q_y в графы таблицы M_z и Q_z, соответственно, и наоборот.

При расчете и проектировании согласно EN 1993-1-1:2005 и EN 1993-1-8:2005 на странице Усилия в таблице задания значений внутренних усилий для одной или нескольких расчетных комбинаций нагрузок предусмотрен дополнительный столбец Группа предельных состояний, в котором необходимо определить группу предельных состояний текущей комбинации нагрузок (первая или вторая).

Таблица может быть заполнена и путем импорта из SCAD данных, описывающих расчетные сочетания усилий (РСУ). Файл с расширением .rsu2 создается в режиме Информация об элементе комплекса SCAD и импортируется по нажатии кнопки $image\ebx_-227029061.gif$ . Отметим, что при создании в SCAD файла .rsu2 следует предварительно оставить в таблице расчетных сочетаний только те комбинации, которые соответствуют сечению стержневого элемента, примыкающего к узлу.

Страница Конструкция содержит группу кнопок для выбора конструктивного решения узла шарнирной базы колонны.

При оценке несущей способности заданного конструктивного решения узла базы колонны расчетные параметры узла вводятся в таблице, расположенной на странице Конструкция. Диаметр и марка стали фундаментных болтов задаются в специальных выпадающих списках, объединенных в группу Болты анкерные. По умолчанию единицами измерения всех линейных размеров приняты миллиметры.

При нажатии кнопки Проектирование появляется выпадающее меню. Если выбран первый пункт Все параметры не заданы, то выполняется автоматизированный подбор всех параметров конструктивного решения узла и при этом предполагается, что параметры конструкции узла не известны, а заданные ранее их значения игнорируются. Если же выбран пункт меню Некоторые параметры заданы, то для незаданных параметров (тех, которые в списке параметров равны нулю) программа автоматически определит их значения при фиксированных значениях заданных параметров.

При нажатии кнопки Вычислить программа выполняет проверку несущей способности опорного сечения колонны, конструктивных элементов узла (опорных плит, траверс, консольных ребер и т.д.), а также их соединений (сварных соединений и соединений на анкерных болтах) при заданных (или подобранных ранее) значениях параметров узла в соответствии с требованиями EN 1993-1-1:2005 и EN 1993-1-8:2005. В результате выводится значение максимального фактора K_max (коэффициента использования ограничений) и указывается вид нормативной проверки, при котором этот максимум реализовался. Полный перечень проверок и значения соответствующих коэффициентов использования ограничений доступен по нажатию кнопки Факторы.

Используя кнопку Факторы в специальном диалоговом окне Диаграмма факторов можно ознакомиться со значениями всех коэффициентов использования ограничений. Список выполняемых программой проверок несущей способности элементов и соединений узлов шарнирных баз колонн представлен в табл. 1.

При переходе на страницу Чертеж выполняется проверка узла аналогично режиму Вычислить. Если результаты анализа параметров элементов узла не противоречат конструктивным и нормативным требованиям, то выполняется генерация чертежа узлового решения стадии КМ.

Функциональные возможности кнопки Отчет, а также элементов управления, расположенных на странице Чертеж, аналогичны тем, которые описаны в режиме Жесткие базы колонн.

На странице Кривые взаимодействия строятся кривые, ограничивающие область несущей способности заданного (или подобранного) конструктивного решения узла шарнирной базы колонны при действии в нем различных пар внутренних усилий, которые могут возникнуть в опорном сечении колонны.

Для получения такой кривой необходимо нажать кнопку Показать. При этом, выбор пары варьируемых внутренних усилий выполняется в выпадающем списке, а все остальные усилия полагаются равными тем значениям, которые заданы в группе Фиксированные значения усилий.

С помощью курсора можно обследовать представленную на графике область несущей способности узла шарнирной базы. Каждому положению курсора соответствует определенная пара числовых значений варьируемых усилий, величины которых отображаются в соответствующих полях. Нажатие правой кнопки мыши позволяет увидеть список выполненных проверок и значений факторов для того набора усилий, который соответствует текущему положению курсора на области кривой взаимодействия.

Табл. 1. Список проверок несущей способности элементов и соединений конструктивных решений узлов шарнирных баз колонн при проектировании по EN 1993-1-1:2005 и EN 1993-1-8:2005

Название фактора	Тип базы	Ссылка на EN 1993-1-8	Ссылка на EN 1993-1-1
Несущая способность базы колонны при действии сжимающего усилия	рис. 1; 2	п. 6.2.3, (6.4)-(6.6), п. 6.2.6.2
Несущая способность анкерных болтов на растяжение	рис. 1; 2	п. 3.4.2 (2), табл. 3.4, п. 3.6.1 (1), п. 3.6.1 (3), п. 6.2.4.12
Несущая способность анкерных болтов на срез	рис. 1; 2	п. 3.4.1 (2), табл. 3.4, п. 3.6.1 (1), п. 3.6.1 (3)
Несущая способность анкерных болтов на растяжение и срез	рис. 1; 2	п. 3.4.1 (2), табл. 3.4, п. 3.6.1 (1), п. 3.6.1 (3)
Несущая способность сварного углового соединения между опорным сечением колонны и опорной плитой базы	рис. 1; 2	п. 4.5.3, (4.1), п. 4.5.4, (4.2)-(4.4)
Несущая способность сварного углового соединения между траверсой и полками колонны	рис. 2, а, б, з, и	п. 4.5.3, (4.1), п. 4.5.4, (4.2)-(4.4)
Несущая способность сварного углового соединения между траверсой и опорной плитой базы	рис. 2, а, б, з, и	п. 4.5.3, (4.1), п. 4.5.4, (4.2)-(4.4)
Несущая способность сварного углового соединения между траверсой и консольными ребрами	рис. 2, а, б	п. 4.5.3, (4.1), п. 4.5.4, (4.2)-(4.4)
Несущая способность сварного стыкового соединения между полками колонны и консольными ребрами	рис. 2, в, г, д, е, ж	п. 4.5.3, (4.1), п. 4.5.4, (4.2)-(4.4)
Несущая способность опорного сечения колонны на действие поперечной силы, параллельной плоскости стенки	рис. 1; 2		п. 6.2.6, (6.12)
Несущая способность опорного сечения колонны на действие поперечной силы, перпендикулярной плоскости стенки	рис. 1; 2		п. 6.2.6, (6.12)
Несущая способность опорного сечения колонны на действие продольного растягивающего усилия	рис. 1; 2		п. 6.2.3, (6.5)
Несущая способность опорного сечения колонны на действие продольного сжимающего усилия	рис. 1; 2		п. 6.2.4, (6.9)
Несущая способность траверс на изгиб	рис. 2, а, б, з, и		п. 6.2.5, (6.10), п. 6.2.6, (6.12), п. 6.2.8, (6.25)
Несущая способность консольных ребер на изгиб	рис. 2, а, б, в, г, д, е, ж		п. 6.2.5, (6.10), п. 6.2.6, (6.12), п. 6.2.8, (6.25)
Примечания: см. Примечания табл. 1. (Жесткие базы колонн)