Элемент фермы

Режим Фермы предоставляет наиболее употребительный, но далеко не полный набор ферменных конструкций. Для анализа элементов произвольной фермы в программе предусмотрен специальный режим Элемент фермы, с помощью которого можно проанализировать несущую способность или подобрать сечение элемента фермы (предполагается, что задача статики решена ранее и усилия в элементе известны).

В этом режиме 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
Прочность	п. 5.1	п. 5.1	п.8.1.1	п.7.1.1	п.1.4.1.1	п. 8.1.1	п. 7.1
Устойчивость в плоскости фермы	п. 5.3	п. 5.3	п.8.1.3	п.7.1.3	п.1.4.1.3	п. 8.1.3	п. 7.3
Устойчивость в плоскости фермы (закритическая работа)	п. 5.3, 7.20*	пп. 5.3, 7.30	п. 8.1.3, 8.3.5	п. 7.1.3, 7.3.6	п. 1.4.1.3, 1.4.3.5	п. 8.1.3, 8.3.5	пп. 7.3, 9.20
Устойчивость из плоскости фермы	п. 5.3	п. 5.3	п.8.1.3	п.7.1.3	п.1.4.1.3	п. 8.1.3	п. 7.3
Устойчивость из плоскости фермы (закритическая работа)	п. 5.3, 7.20*	пп. 5.3, 7.30	п. 8.1.3, 8.3.5	п. 7.1.3, 7.3.6	п. 1.4.1.3, 1.4.3.5	п. 8.1.3, 8.3.5	пп. 7.3, 9.20
Гибкость стенки из условия местной устойчивости	пп. 7.1, 7.2, 7.14, табл. 27	пп. 7.1, 7.2, 7.23	п. 8.3.1, 8.3.2, табл. 8, п. 8.3.10	п. 7.3.1, 7.3.2, табл. 9, п. 7.3.11	п. 1.4.3.1, 1.4.3.2, табл. 1.4.3	п. 8.3.1, 8.3.2, табл. 8.3	пп. 9.1, 9.2, 9.3, пп. 9.15
Гибкость свеса полки (поясного листа) из условия местной устойчивости	п. 7.22, 7.23, табл. 29, п. 7.26, п. 7.27*	пп. 7.32, 7.33, 7.37	п. 8.3.7, табл. 9, п. 8.3.10	п. 7.3.8, табл. 10, п. 7.3.11	п. 1.4.3.7, табл. 1.4.4	п. 8.3.7, табл. 8.4	пп. 9.22, 9.23, 9.27
Тонкостенность трубы из условия местной устойчивости	п. 8.6	п. 8.6	п. 12.2.2	п. 11.2.2	п. 1.10.2.2	п. 14.2.2	п. 10.6
Местная устойчивость стенки трубы из расчета замкнутой круговой цилиндрической оболочки	пп. 8.5-8.13	пп. 8.5-8.13	пп. 12.2.1-12.2.8	пп. 11.2.1-11.2.9	пп. 1.10.2.1-1.10.2.9	пп. 14.2.1-14.2.9	пп. 10.5-10.13
Устойчивость искривленного элемента
Гибкость	пп. 6.1-6.4,6.16	пп. 6.1-6.4, 6.15	пп. 11.1.1-11.1.4, 11.4.1	пп. 10.1.1-10.1.4, 10.4.1	пп. 1.9.1.1-1.9.1.4, 1.9.4.1	пп. 13.1.1-13.1.4, 13.4.1	пп. 8.1-8.4, 8.18

Ограничение реализации

При подборе и проверке элементов ферм приняты следующие значения коэффициента условий работы γ_с:

0,95 — поясов, опорных раскосов, растянутых элементов решетки, сжатых элементов решетки крестового сечения;
0,8 — сжатых элементов решетки таврового сечения при гибкости их более 60.

По умолчанию расчет элементов фермы производится на действие продольных сил. Специальный маркер позволяет также учесть действие изгибающих моментов и поперечных сил. В этом случае расчет аналогичен расчету в режиме Сопротивление сечений, но расчетные длины и предельные гибкости выбираются автоматически в соответствии с рекомендациями норм для элементов ферм.

Поскольку требование норм относительно ограничения гибкости растянутого элемента связано с ограничением его провисания от собственного веса, то проверка гибкости растянутых элементов регламентирована только в вертикальной плоскости (например, согласно примечанию 1 к табл. 33 СП 16.13330).

В режиме Элемент фермы предполагается, что вертикальной является именно плоскость фермы. Гибкость растянутых элементов фермы из плоскости фермы не проверяется. Соответственно, раскрепление нижнего (растянутого) пояса из плоскости фермы не влияет на результат проверки его гибкости.

В том случае, если пользователю необходимо выполнить проверку гибкости растянутых элементов из плоскости фермы (для горизонтальных ферм, или для ферм, расположенных под углом к горизонту), можно воспользоваться режимом Сопротивление сечений. При проверочном расчете растянутого элемента в режиме Сопротивление сечений проверке подлежат обе его гибкости, поскольку само понятие вертикальной плоскости в данном режиме отсутствует.

Маркер Потеря устойчивости стенки не допускается служит для выполнения проверочного расчета сечения с учетом его закритической работы (после потери местной устойчивости стенки). Отмеченный маркер позволяет пользователю отказаться от закритической работы сечения в случае, если по результатам проверки происходит потеря местной устойчивости стенки.

На странице Сечение назначается поперечное сечение элемента фермы. Сечения компонуются из парных равнополочных или неравнополочных уголков, располагаемых в форме тавра (последние — в двух вариантах), креста из равнополочных уголков, а также из труб круглого и прямоугольного сечений. При выборе сечений используется база данных прокатных профилей и вводится значение зазора между уголками. Кроме того, задаются тип элемента и его длина. В случае, когда рассматривается элемент пояса, требуется задать длину панели и расстояние между точками раскрепления из плоскости. Предусмотрен расчет элементов следующих типов: элемент пояса, элемент решетки, опорный раскос, опорная стойка.

На отдельной странице задаются усилия (продольные силы) в элементе при различных загружениях. Имеется возможность указать наличие или отсутствие динамических нагрузок или нагрузок от кранов на ферме. Если все нагрузки являются статическими, то проверка гибкости растянутых элементов выполняется только в вертикальной плоскости.

Если элемент фермы имеет дополнительные раскрепления или ослабления, используя маркер Коэффициенты расчетной длины отличаются от рекомендаций СНиП, можно ввести нестандартные коэффициенты расчетной длины в плоскости и из плоскости фермы.

Необходимо заметить, что в нормах проектирования проверки несущей способности стержневых элементов стальных конструкций сформулированы в зависимости от внутренних усилий и геометрических характеристик, отнесенных к главным осям инерции сечения. Так, в режиме Элемент фермы проверки устойчивости элементов фермы при центральном сжатии выполняются в зависимости от геометрических характеристик сечения (в частности, в зависимости от моментов инерции и радиусов инерции) относительно главных осей инерции.

Для большинства типов сечений, реализованных в режиме Элемент фермы, одна из главных осей инерции сечения лежит в плоскости конструкции фермы, а другая – в плоскости, перпендикулярной плоскости фермы. Таким образом, выпучивание элемента фермы, потерявшего устойчивость при центральном сжатии, может происходить либо в плоскости фермы, либо из плоскости фермы. Соответственно проверки устойчивости элемента фермы при центральном сжатии соотнесены к плоскости фермы, а именно вычисляются факторы Устойчивость в плоскости фермы и Устойчивость из плоскости фермы. Единственное исключение составляет составное сечение из двух равнополочных уголков, составленных в крест, главные оси инерции которого не лежат ни в плоскости конструкции фермы, ни в плоскости, перпендикулярной плоскости фермы. Выпучивание элемента фермы из двух уголков, составленных в крест, при потере его устойчивости не соотносится с плоскостью конструкции фермы. Тем не менее с целью унификации названия факторов Устойчивость в плоскости фермы и Устойчивость из плоскости фермы для этого типа сечения приняты как для остальных типов сечений.

В этом режиме предусмотрена возможность выполнять проверочные расчеты с учетом коррозии. Кроме того, для элементов из парных уголков можно задать величины погибей, а в случае использования равнополочных уголков анализировать и местные дефекты (вырезы и погиби). Для этого следует активизировать маркер Учет коррозии и погибей. При этом появится дополнительная страница Дефекты, на которой следует задать данные о толщине слоя коррозии, величине стрелки погиби в плоскости и из плоскости фермы, данные о местных вырезах или погибях.

Воспользовавшись кнопкой $image\calc_24.png$ , можно активизировать операцию вычисления толщины слоя коррозии.

Анализ работы поврежденной конструкции будет производиться в соответствии с рекомендациями СНиП 2.08.01-85 и пособия по проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП II-23-81*). Расчет учитывает возможность пространственной формы выпучивания стержня с погибью, поэтому в числе факторов, которые выдаются по результатам расчета, могут отсутствовать результаты проверок устойчивости в плоскости фермы или из плоскости фермы, или обе эти проверки вместе.

В том случае, если на странице Сечение пользователем отмечен маркер Учитывать изгибающие моменты и поперечные силы, пользователю будет обеспечена возможность задать не только продольные силы, но и изгибающие моменты и соответствующие им поперечные силы (например, для элементов неразрезных поясов ферм).

Нажатие кнопки Вычислить приводит к появлению значения K_max и указанию типа проверки (прочность, устойчивость, гибкость), при которой этот максимум реализовался. Используя кнопку Факторы, можно ознакомиться и со значениями всех других коэффициентов использования ограничений.

Подбор выполняется по тем же правилам, что и в режиме Фермы.