Подписаться

Разница в результатах для С и U сечения

Николай Исаченков, Нижний Новгород
Сегодня я сделал ещё один расчет кровельной фермы с вырезом (под фальш кровлю), длиной около 20 метров по 3-х пролетной схеме (все опоры - шарниры). 
В качестве профилей я использовал профиль U-106-63-1.5 на пояса фермы (спинка профиля всегда наружу) и С-101-63-1.5 для обрешетки (второстепенная ось в плоскости фермы).
Нагрузку я предварительно поставил только одну (с коэффициентом надежности 1.0): собственный вес металла + вес покрытия верхнего пояса (23 кг/м.п) + вес покрытия нижнего пояса (27 кг/м.п.) + несколько узловых нагрузок в средней части по 30 кг каждая (для крепления фальш кровли на тросах к ферме). 
В постпроцессоре у меня верхний пояс закреплен в плоскости +z по ИКУ и на изгиб по главной оси (сплошное закрепление), в плоскости -z и на изгиб по второстепенной оси - только в месте соединения с профилем обрешетки. Аналогичным образом закреплен и нижний пояс ( с учетом изменения знака плоскости по ИКУ на -z при сплошном закреплении и на +z при закреплении в узлах соединения с обрешеткой). Сводку результатов расчета и результат по Балке №1 (это верхняя левая балка в поясе почти от карниза до конька) я положил в папку С+U. Аналогично я посчитал ту же ферму с теми же нагрузками, но U-профиль заменил на С-профиль, такой же как в обрешетке фермы. Результаты по этому расчету лежат в папке С_only. У меня получается КИ для 1-го случая для Балки №1 = 1.28, для 2-го случая  для этой же балки КИ = 0.07.
Теперь почему меня так насторожил этот результат:
Я сам проектировал всегда и работал с оборудованием, которое поизводит только С-профиль и в местах соединения пояса с обрешеткой станок вырезал губки у пояса так, что обрешетка спокойно заходила в него и сам пояс оставался С-сечения. Но мне прислали для расчета ферму, в которой на поясах целиком используется только U-профиль, я посмотрел на характеристики сечения,ё момент инерции по второстепенной оси отличается в 1.5 раза, по главной - почти такой же, постоянная кручения (или момент инерции кручения) тоже мал и близок у обоих профилей. И у меня появился вопрос, а как тогда вообще использовать такой профиль и что-то из него делать (простейшие фермы с небольшими нагрузками, например, фермы перекрытия с параллельными поясами), если Страп сразу его бракует даже при наружении собственным весом? Я обычно в таких случаях подшиваю к поясам фермы профиля С-сечения (главный момент в вертикальной плоскости) и такое сечение из 3-х профилей (1 посередине лежит и 2 по краям стоят) получается достаточно мощным, но в данном случае я нахожусь в сомнении, слишком большая разница в КИ между балками, а взять и проверить ферму из U-профиля у меня нет возможности - заказчик находится далеко. Из С-профиля я считал в Страпе ферму и делал эксперимент с нагружением - мои результаты совпали и тут у меня нет сомнений.
 
Григорий Сиркович, СТРАП
1. Мы проверили геометрические характеристики эффективного сечения для U профиля посчитанные программой и они правильные. При проверке мы обнаружили в программе небольшую не принципиальную неточность и исправили ее. После исправления получили геометрические характеристи очень похожие на предыдущие. Вы можете скачать исправленный файл steelw.exe с нашего сайта используя опцию "Автоматическое обновление".
 
2. Ваше беспокойство как использовать U профиль такого маленького сечения при изгибе относительно второстепенной оси оправдано, потому что в этом случае обе полки сечения сжаты и при редуцировании большая часть их площади оказывается неэффективной (т.е. выбрасывается).
К сожалению мы не являемся проектной фирмой и поэтому не можем Вам рекомендовать где и как использовать такие профили.
 
Николай Исаченков, Нижний Новгород
Спасибо за ответ Григорий, действительно похоже что профиль полностью редуцируется в поясах. Сейчас заказчик проводит натурные испытания (по моей рекомендации) с нагружением подобной фермы и даже при небольшом нагружении на полках профиля проявляется волнистость - признак начинающейся потери местной устойчивости и потери формы сечения профиля. Вы именно об этом и написали.
Производителю оборудования (это Royal TP и станок Knudsen) я тоже напишу письмо с просьбой объяснить этот момент и дать рекомендации как следует (и следует ли вообще) проектировать фермы из этого профиля. Ещё раз спасибо за участие.
 
Николай Исаченков, Нижний Новгород
Григорий добрый день. Возможно вам будет это интересно. Мы провели эксперимент по нагружению ферм с U-поясами (см.видео). При нагрузке примерно 300 кг/м.п. у фермы не выдержал саморез в крайнем раскосе...как и планировалось мы не стали ставить дополнительные саморезы в раскосах, т.к. ожидали более ранний выход поясов из игры. Сейчас попробуем повторить этот же эксперимент с усиленными узлами и сравнить как ведет себя ферма относительно такой же фермы, но с С-профилем в поясах. Прикрепляю также картинку из СТРАПа, здесь на 1-м плане стоит ферма только из C-профиля, а 2-я и 3-я фермы - такие, как мы брали для эксперимента (из С и U). Нагрузка - собственный вес + вес загружения (0.6 т/м.п. фермы).  Мне бы хотелось услышать ваши комментарии относительно эксперимента и вообще поведения фермы. 
 
Григорий Сиркович, СТРАП
Как я уже Вам писал, наша фирма не является проектной организацией. Поэтому у нас нет опыта в проведении экспериментов и в проектировании конструкций из тонкостенных холодно-гнутых сечений.
Однако с инженерной точки зрения могу предположить что Ваш эксперимент не совсем корректен по следующим причинам:
- конструкция которую Вы испытывали не соответствует модели СТРАПа в прикрепленной картинке: в конструкции 2 фермы а в модели 3 фермы. Кроме того геометрия раскосов в конструкции и в модели различны.  
- в моделях которые Вы мне прислали ранее полезная нагрузка задана в виде равномерно-распределенной нагрузки по всей длине фермы. В Вашем эксперименте нагрузка прилагается хаотично в виде сосредоточенных сил по всей верхней площади конструкции.
- в Ваших моделях нагрузка приложена как статическая нагрузка а в эксперименте нагрузка динамическая. Это хорошо видно в Вашем видео когда последняя порция нагрузки приложенная почти в середине пролета привела к разрушению фермы. 
Отсюда следует что условия и методы проведения эксперимента не соответствуют Вашей модели СТРАПа.
 
Николай Исаченков, Нижний Новгород
да, ферму ребята которые делали эксперимент поставили "вверх ногами" - это плохо, я им написал, но на работе поясов принципиально не скажется - я проверял (но скажется на знаках усилий в раскосах), загрузить абсолютно равномерно тоже на практике, увы, не получается, про динамический характер нагружения я согласен полностью. 
 
 
Была ли эта статья полезной?
Пользователи, считающие этот материал полезным: 0 из 0
Еще есть вопросы? Отправить запрос

0 Комментарии

Войдите в службу, чтобы оставить комментарий.
На базе технологии Zendesk