Балки

С помощью этого многостраничного окна реализуется проверка балки из прокатных и сварных двутавров и швеллеров, прокатных прямоугольных труб и сварных коробок. Окно включает пять страниц:

Общие параметры

Сечение

Закрепление

Нагрузки

Ребра жесткости.

Для балок выполняются следующие проверки:

Проверка	Ссылка на СНиП II-23-81*	Ссылка на СНиП РК 5.04-23-2002	Ссылка на СП 53-102-2004	Ссылка на СП 16.13330	Ссылка на ДБН B.2.6-163:2010	Ссылка на ДБН B.2.6-198:2014	Ссылка на ШНК 2.03.05-13
Устойчивость опорного ребра	п. 7.12	п. 7.12	п. 9.5.13	п. 8.5.17	п. 1.5.5.13	п. 9.5.13	п. 9.13
Смятие опорного ребра	п. 7.12	п. 7.12	п. 9.5.13	п. 8.5.17	п. 1.5.5.13	п. 9.5.13	п. 9.13
Прочность поясного шва	п. 11.5	п. 11.5	п. 15.1.19	п. 14.1.19	п. 1.12.1.19	п. 16.1.19	п. 13.5
Прочность шва опорного ребра	п. 11.5	п. 11.5	п. 15.1.19	п. 14.1.19	п. 1.12.1.19	п. 16.1.19	п. 13.5
Прочность при действии поперечной силы	п. 5.12	п. 5.12	п. 9.2.1	п. 8.2.1	п. 1.5.2.1	п. 9.2.1	п. 7.12
Прочность при действии изгибающего момента	п. 5.12	п. 5.12	п. 9.2.1	п. 8.2.1	п. 1.5.2.1	п. 9.2.1	п. 7.12
Прочность при действии изгибающего момента с учетом пластики	п. 5.18*	п. 5.18	п. 9.2.3	п. 8.2.3	п. 1.5.2.3	п. 9.2.3	п. 7.18
Устойчивость плоской формы изгиба при действии момента	п. 5.15	п. 5.15	п. 9.4.1	п. 8.4.1	п. 1.5.4.1	п. 9.4.1	п. 7.15
Устойчивость плоской формы изгиба с учетом пластики			п. 9.4.6	п. 8.4.6	п. 1.5.4.6	п. 9.4.6
Гибкость стенки из условия местной устойчивости	пп. 7.1. 7.2, 7.3, 7.4-7.6*, 7.9, 7.10	пп. 7.1. 7.2, 7.3, 7.4–7.6, 7.9, 7.10	п. 9.5.1–9.5.9	п. 8.5.1–8.5.9	п. 1.5.5.1–1.5.5.9	п. 9.5.1–9.5.9	пп. 9.1 –9.6; пп. 9.10, 9.11
Гибкость свеса полки (поясного листа) из условия местной устойчивости	п. 7.24, табл. 30	п. 7.34	п. 9.5.14	п. 8.5.18	п. 1.5.5.14	п. 9.5.14	п. 9.24
Соотношение высоты стенки балки к ее толщине	п. 7.4*	п. 7.4	п. 9.5.3	п. 8.5.3	п. 1.5.5.3	п. 9.5.3	п. 9.5
Прочность по приведенным напряжениям при одновременном действии изгибающего момента и поперечной силы	п. 5.14*	п. 5.14	п. 9.2.1	п. 8.2.1	п. 1.5.2.1	п. 9.2.1	п. 7.14
Прочность по местным напряжениям от действия сосредоточенной силы	п. 5.13	п. 5.13	п. 9.2.2	п. 8.2.2	п. 1.5.2.2	п. 9.2.2	п. 7.13
Прогиб балки

Если наибольшие нормальные напряжения в сечении балки превышают расчетное сопротивление стали, проверка местной устойчивости стенок и полок балки выполняется с учетом развития пластических деформаций.

В том случае, когда гибкость стенки элемента такова, что элемент классифицируется как элемент с гибкой стенкой, выводится фактор Соотношение высоты стенки к ее толщине со значением, превышающим 1,0. Расчет элементов с гибкой стенкой в программе не реализован ввиду крайне ограниченной области применения методики расчета таких конструкций (только для разрезных балок, несущих статическую нагрузку).

Ограничения реализации

Не выполняется расчет сварных швов, прикрепляющих ребра жесткости, и не проверяются минимальные размеры сварных швов по таблице 38* СНиП II-23-81* (таблице 35 СП 53-102-2004, таблице 38 СП 16.13330, таблице 1.12.1 ДБН В.2.6-163:2010, таблице 16.1 ДБН В.2.6-198:2014).

На странице Общие параметры задается пролет балки. Кроме того, группа Конструктивное решение содержит маркеры для указания предполагаемой системы ребер жесткости:

без ребер;
только с опорными ребрами;
с опорными и промежуточными ребрами.

Реализованная в СНиП «Стальные конструкции» методика проверки балок на устойчивость (проверка устойчивости плоской формы изгиба) требует знания вида нагрузки и места ее приложения (верхний или нижний пояс). При этом нормы дают рекомендации только для нескольких частных случаев, причем случаев «чистых», когда все нагрузки приложены только к одному поясу. Что делать в тех случаях, когда имеются различные варианты нагружения и, более того, изгибающие моменты взяты из огибающей, а не из одного конкретного загружения, остается неясным. Поэтому разработчики программы (ориентированной на рассмотрение общего случая нагружения) при вычислении коэффициента $\psi$ в запас надежности приняли, что рассматривается случай распределенной нагрузки, не анализируя частных случаев из представленных в таблице 77 СНиП II-23-81* (все дальнейшие модификации норм в этот вопрос изменения не внесли). Однако, используя кнопку $image\kristall_74.jpg$ можно активировать специальный диалог, в котором пользователь может выбрать одно из предусмотренных нормами правило вычисления данного коэффициента (при этом ответственность за последствия такого выбора несет пользователь) или с помощью кнопки По умолчанию вернуться к стандартному (описанному выше) поведению программы.

Если выбрана конструкция с промежуточными ребрами, то в соответствующем окне необходимо указать их шаг. Он не обязательно должен быть кратен пролету балки, регулировка выполняется за счет крайних отсеков.

После активизации соответствующих маркеров в группе Ограничения могут быть заданы ограничения по абсолютному значению прогиба (для нормативных и/или нормативных длительных нагрузок) или по частоте собственных колебаний. В последнем случае имеется возможность указать значение присоединенной массы, которая будет просуммирована с собственной массой конструкции. Предельно допустимое значение прогиба балки задается в долях от величины пролета (оно будет сопоставлено с относительным прогибом от действия нормативных значений нагрузок). Предусмотрена возможность задания прогиба балки в форме доли пролета (величина 1/А), где А есть набор наиболее часто употребляемых величин (500, 750 и т.п.).

Отметим, что для прогиба в программе Кристалл не введен специальный фактор — программа только вычисляет и выводит величину максимального прогиба.

В тех случаях, когда пользователь по каким-то иным причинам не желает выйти за пределы упругой работы, на закладке предусмотрен маркер Неупругая работа сечения не допускается.

На странице Сечение назначается поперечное сечение балки.

Если задано сечение из прокатного двутавра или швеллера, то выбор профиля осуществляется из каталогов. Если поперечное сечение балки — сварной двутавр, то необходимо задать размеры составляющих его листов. При этом толщины листов могут быть взяты как из предлагаемого списка (соответствуют имеющимся в сортаменте), так и заданы пользователем.

На этой же странице имеется поле для задания катета поясных швов, которое раскрывается в случае выбора сварного двутавра.

Так же, как и в режиме Сопротивление Сечений, имеется возможность произвести расчет с учетом коррозии. Отличие состоит в том, что при использовании встроенной программы прогноза коррозии (которая активизируется кнопкой $image\calc_24.png$ ) не нужно задавать угол наклона элемента к горизонту.

Страница Закрепление содержит две группы кнопок, с помощью которых указывается система закреплений балки в плоскости изгиба и из плоскости изгиба. Выбор внутри каждой группы осуществляется независимо нажатием кнопки с соответствующей схемой. Если при задании условий закрепления из плоскости изгиба назначен последний вариант, то открывается поле для ввода количества участков разбиения пролета балки.

С помощью таблицы отображения выбранной системы связей осуществляется контроль введенных исходных данных.

На странице Нагрузки задаются нагрузки, действующие на балку. Эта страница почти точно повторяет аналогичную страницу режима Огибающие. Отличие состоит в том, что для рассматриваемых нагрузок указывается место их приложения по высоте (верхний или нижний пояс), которое считается одинаковым для всех компонентов текущего загружения. Кроме того, для «сосредоточенной силы» необходимо указать ширину зоны ее приложения. Кроме того, если курсор находится в поле эпюры, то при нажатой правой клавише мыши на экран выводится сечение балки, в котором в зависимости от установленных параметров выводятся изополя нормальных или касательных напряжений, соответствующие сечению, определяемому положением курсора.

На странице Ребра жесткости, которая появляется, если выбрано соответствующее конструктивное решение, задаются размеры опорного ребра и катета шва, которым это ребро приваривается к стенке. При выборе конструкции с опорными и промежуточными ребрами задается шаг промежуточных ребер.

Тип конструкции (односторонние или двусторонние ребра) выбирается с помощью кнопок с изображением схемы ребер. Задаваемые размеры ребер проверяются на соответствие требованиям норм по ширине и толщине выступающей части. Принято, что ширина опорного ребра не должна быть меньше ширины наиболее узкой полки двутавра.

Кнопки Факторы и Подбор (последняя — только для балок из прокатных профилей) позволяют проанализировать результаты расчета или выполнить целенаправленный перебор поперечных сечений.

Необходимо отметить, что подбор сечений будет выполняться только по условиям прочности и устойчивости, если на странице Общие параметры не задано ограничение по прогибу. Ограничение по частоте собственных колебаний и прогибы на результатах подбора не сказывается.

Кроме того, в отчетный документ выводится таблица с опорными реакциями. При работе с программой значения опорных реакций, а точнее их невыгодных комбинаций, выводятся в диалоговом окне Опорные реакции, которое вызывается нажатием одноименной кнопки $image\kristall_65.jpg$ на странице Нагрузки.