Описание алгоритмов
Проверочный расчет
Каждое сечение элемента при расчете проверяется по формулам, приведенным в п. 13.5. При этом используются следующие предпосылки и допущения.
· Крутящий момент при расчете не учитывается.
· Расчет составных элементов уголков, швеллеров соединенных через прокладки рассчитываются как сплошностенчатые согласно п.5.7[18].
· Расчет соединительных элементов (планок, решеток) сжатых составных стержней выполняется в соответствии с п.5.8*, 5.9, 5.10 [18].
· В алгоритмах предусмотрено требование п.2.14 [18]. Согласно этому пункту, при расчете с учетом сейсмического воздействия вводится дополнительный коэффициент mкр. Если усилие в данном сечении элемента идентифицировано как сейсмическое, то этот коэффициент вводится автоматически, поэтому нужно верно выбрать район повторяемости сейсмических воздействий. Изменить район повторяемости сейсмических воздействий можно в диалоге «Сейсмические воздействия».
Проверка несущей способности ферменных элементов
При проверке несущей способности выполняются следующие расчетные процедуры:
· Выполняется расчет на прочность в пределах упругих деформаций согласно пункту 5.1 [18].
· Алгоритм расчета на устойчивость составлен в соответствии с указаниями п.5.3 для стержней с гибкостью, находящейся в пределах
· Гибкость определяется относительно местных осей элемента и сравнивается со значением предельной гибкости, введенным пользователем или определенным согласно таблице 19* [18] для элементов типа 1(а), 2(а), 2(б) в дополнительных характеристиках.
· Расчет местной устойчивости стенки производится в соответствии с п.7.14*, 7.18*,7.20*. Если фактическое значение гибкости превышает значение, определяемое по п.7.14*, то процент использования стенки по устойчивости всегда равен 100% и производится пересчет общей устойчивости стержня с использованием значения площади Ared вместо A.
· Для составных стержней кроме расчета стержня на общую устойчивость проверяется устойчивость отдельных ветвей на участках между узлами согласно п. 5.6. Исследуется гибкость ветви между узлами, гибкость отдельных ветвей на участке между планками, ограничение на которые приводятся в этом же пункте.
Проверка несущей способности изгибаемых элементов
В зависимости от работы стали балки рассчитываются в пределах упругих и пластических деформаций. В общем случае проверке подлежит прочность сечения балки по нормальным, касательным и приведенным напряжениям. Расчет балки на прочность при пластических деформациях реализован на основе пункта 5.18, в пределах упругих деформаций – на основе п.5.12, приведенные напряжения - в соответствии с пунктом 5.14*.
· Проверка балки на общую устойчивость выполняется на основе пункта 5.15 , 5.16*,5.19*,5.20 [17] в зависимости от заданной пользователем расчетной длины балки.
· Внимание: Раскрепления стержней, используемые только при расчете прогиба балок, никак не связаны с раскреплениями сжатого пояса балки и расчетной длиной балки при расчете на общую устойчивость.
· Проверка общей устойчивости балки при наличии момента в двух плоскостях производится по критерию максимального краевого сжимающего напряжения в сечении с учетом Фb для одного из моментов.
· Поскольку в [18] отсутствует указания по проверке общей устойчивости балок, отличных от двутавровых, тавровых или швеллерных, то при проверке других сечений принято Фb=1.
· Устойчивость стенки, не подкрепленной ребрами жесткости, проверяется согласно пункту 7.10 [18]. При расчете местной устойчивости стенки не учитывается местная и подвижная нагрузки и предполагается отсутствие продольных ребер жесткости. Проверка местной устойчивости стенок балок, укрепленных поперечными ребрами жесткости, при работе стали в пределах пластических деформаций реализована на основе п. 7.2,7.5, а также п. 21.23 Пособия по проектированию стальных конструкций к [18].
Проверка местной устойчивости стенки балок, укрепленных ребрами жесткости, при работе стали в пределах упругих деформаций реализована на основе п. 7.6, 7.9, 7.10.
При проверке местной устойчивости стенки балок, предполагается, что коэффициент ?=? в формуле (77) пункта 7.4* [18], если расчетная длина балки больше Lef<0,1м и 0,8, если расчетная длина более 0,1м (? =0,8).
· При проверке местной устойчивости стенки коробчатого сечения касательное напряжение вычисляются без учета влияния перерезывающей силы в другой плоскости.
· В процессе подбора, если стенка не удовлетворяет условию местной устойчивости, происходит ее утолщение, поэтому рекомендуется задавать реальный шаг поперечных ребер жесткости. Иначе ребра жесткости будут расставлены с максимально допустимым по [18] согласно п.7.10 расстоянием. Имеется возможность отказаться от установки поперечных ребер, погасив при задании дополнительных характеристик флажок “ставить ребра жесткости”.
· Проверка местной устойчивости полки выполняется в соответствии с пунктом 7.24 [18].
· Проверка прогиба осуществляется сравнением относительного прогиба, полученного из расчета по ПК ЛИРА, с задаваемым предельным относительным прогибом. Относительный прогиб вычисляется между точками раскрепления стержня, которые задаются пользователем. Точка раскрепления представляет собой точку, прогиб которой условно считается равным нулю. Если раскрепление балки не задано, то в качестве прогиба берется ее полное перемещение относительно местной оси. В каждом расчетном сечении стержня или конструктивного элемента прогиб определяется по каждому загружению. Величина его определяется путем интегрирования эпюры моментов стержня или конструктивного элемента с учетом краевых условий, заданных при назначении раскреплений стержней, иными словами точек нулевого прогиба. При нахождении прогиба используются нормативные усилия, найденные путем деления расчетного усилия на коэффициент надежности по нагрузке.
Далее, на основе информации о составе РСУ, соответствующие прогибы суммируются с учетом коэффициентов сочетаний, заданных при формировании РСУ. Из полученного ряда прогибов выбирается максимальный, который и сопоставляется с заданным предельным прогибом.
Проверка несущей способности колонн
· Проверка сечения внецентренно-сжатых элементов по прочности производится на основе пунктов 5.1, 5.3, 5.25, 5.28 [18].
· Проверку колонн на общую устойчивость в плоскости действия момента выполняется в соответствии с пунктами 5.3, 5.27*, 5.32, 7.20* [18] , из плоскости момента – на основе пунктов 5.3, 5.26, 5.27*, 5.30, 5.31, 5.32, 7.20*[18], причем уменьшение момента в зависимости от условий опирания согласно п.5.31 не учитывается. Проверка устойчивости колонны, подверженной изгибу в двух плоскостях, реализована на основе п.5.34,5.35 [18].
· Если шаг решетки в сквозной колонне не задан, принимается шаг, соответствующий углу наклона 60°
к оси колонны.
· При расчете сквозных колонн типа “Раздвинутые двутавры” и “Раздвинутые швеллеры”, если стенка ветви теряет местную устойчивость, Ared для проверки устойчивости ветви и колонны берется так, будто обе ветви потеряли устойчивость. Если стенка ветви сквозного сечения теряет местную устойчивость в любом РСУ, то для проверки устойчивости колонны во всех РСУ берется площадь Ared=min — минимальная редуцированная площадь.
· Проверка устойчивости трубы производится в зависимости от гибкости трубы. Если условная гибкость трубы меньше 0,65, расчет на устойчивость ведется по разделу 8 СНиП - расчет листовых конструкций.
· При вычислении расчетных длин соединительной решетки сквозных колонн расчетная длина берется равной расстоянию между центрами узлов решетки.
· Расстояние между соединительными планками всегда задается в свету.
При проверке планки по приведенным напряжениям (формула 33 [18]) считается, что в работу т включена только стенка сечения.
· При вычислении расчетных длин соединительной решетки сквозных колонн расчетная длина берется равной расстоянию между центрами узлов решетки за исключением четырехветвевого уголкового сечения.
· Для четырехветвевого уголкового сечения при вычислении расчетных длин используется таблица 13* [18] со следующими оговорками. Радиус инерции i всегда берется минимальный (в т.ч. для поясов). Коэффициент ?d принимается согласно таблице 15*, как для случая прикрепления раскоса к поясам сварными швами или болтами, числом не менее двух (первая строка таблицы). При вычислении расчетных длин распорок, распорки принимаются из равнополочных уголков. Если соединительная решетка колонны не из одиночных уголков, то для вычисления расчетных длин применяется таблица 11.
· Гибкость колонны проверяется в соответствии с п.6.15*, а гибкость ветвей в сквозных сечениях на участке между узлами соединительной решетки - на основе п.5.6 [18].
· Устойчивость стенок колонн проверяется в соответствии с п.7.14*, 7.16*, 7.17*,7.18*, 7.20*, 7.21 [18]. Если условная гибкость стенки сплошных колонн превышает 2.3, расставляются ребра жесткости с шагом 3hef (п. 7.21 [18]).
· При расчете устойчивости стенок сечений учитывается пункт 7.20* [18], допускающий частичную потерю устойчивости ею с последующим пересчетом проверок общей устойчивости стержней. Если гибкость стенки превышает допустимое значение, определяемое по пункту 7.14* [18], процент устойчивости стенки принимается 100%.
· Если стенка работает в закритической стадии, процент использования по устойчивости стенки всегда равен 100%, а проверки устойчивости стержня колонны пересчитываются для редуцированной площади сечения.
· Местная устойчивость свеса полки проверяется в соответствии с п. 7.22*, 7.23*, 7.26*, 7.27*[18].
· Согласно п.5. 27 расчет на устойчивость не требуется для сплошностенчатых стержней при относительном эксцентриситете mef>20 и для сквозных стержней при m>20; расчет выполняется как для изгибаемых стержней.
Проверка несущей способности канатов
· Канаты проверяются на прочность на основе п.4.33 [57] и на основе п.3.14 Пособия по проектированию стальных конструкций к [18].
Подбор сечений
прокатных элементов происходит простым перебором от первого сечения в сортаменте по порядку, указанному на вкладке “Ограничения подбора”. Будет подобрано первое, удовлетворившее всем проверкам, сечение. По умолчанию профили отсортированы в порядке возрастания площадей сечений. Таким образом, по умолчанию подбирается сечение с наименьшей площадью. Изменить порядок сортировки профилей в сортаменте можно при помощи программы ЛИР-РС (редактируемый сортамент).
Подбор составных сечений происходит при помощи перебора всех возможных профилей. Например, сечение “Составной двутавр” подбирается так. Фиксируется стенка и происходит подбор пояса; затем фиксируется следующая стенка и вновь подбирается пояс, и так далее. В результате образуется множество решений, при котором удовлетворяются все проверки несущей способности, и из которого надо выбрать оптимальное. Оптимальное решение это либо сечение минимальной площади, либо (если сортамент и стенки, и полки отсортирован по стоимости) сечение минимальной стоимости. Поскольку сортаменты в своем исходном состоянии отсортированы по площади, по умолчанию будет подобрано сечение минимальной площади.
· При расчете сквозных колонн типа “Раздвинутые двутавры” и “Раздвинутые швеллеры”, подбор является оптимальным только для ветви. Если какие-либо проверки, касающиеся стержня колонны в целом, не выполняются, то происходит увеличение сечения полки ветви. К таким проверкам относятся: 1) проверки устойчивости стержня колонны; 2) проверки гибкости стержня колонны; 3) требования превышения гибкости колонны над гибкостью ветви на участке между узлами.
