ЛСТК профиль (Excel, Еврокод 3)

Опубликовано 25 Сен 2016
Рубрика: Механика | 24 комментария



идея из канадыЭта статья будет интересна и наиболее полезна тем, кто работает с тонкостенными стальными профилями (ЛСТК профилями). За несколько секунд предложенная далее программа, созданная в Excel, посчитает предельные допустимые нагрузки для стержня С-образного сечения!

Медленно, но верно легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК) завоевывают строительное пространство всего мира и России в том числе. Если еще вчера всё распространение ЛСТК ограничивалось профнастилом и каркасами ненесущих межкомнатных перегородок из тонкостенных оцинкованных профилей, то сегодня из этих элементов строят жилые и общественные малоэтажные здания, торговые центры, гаражи, склады, ангары, фермы.

дом из лсткКаркасные строения из ЛСТК профилей экологичны и сейсмоустойчивы. Таким зданиям требуются более простые и менее материалоемкие фундаменты. Низкие затраты при транспортировке и монтаже, обусловленные отсутствием необходимости использования тяжелых и дорогих кранов в совокупности со существенно уменьшенным весом металлоконструкций и очень короткими сроками возведения, кардинально снижают общую себестоимость строительства.

Изготавливают ЛСТК профиль холодной гибкой из оцинкованной листовой стали толщиной 0,5…2,0 мм.

Странно, но в России до сих пор нет узаконенных методик расчетов ЛСТК. (03.12.2016 в РФ введен СП 260.1325800.2016 «Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов» — прим. автора от 20.07.2019.) СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» распространяется на элементы из стали толщиной не менее 4 мм. В мире существуют американские, английские и европейские нормативы, регламентирующие расчет ЛСТК. Все расчеты, выполняемые представленной в этой статье программой, производятся по европейскому регламенту – по Еврокоду 3, часть 1-3. Справедливости ради стоит заметить, что ЗАО ЦНИИПСК им. Мельникова переписало (переработало) Еврокод 3, часть 1-3, но в виде Стандарта Организации, заказавшей работу…

Методики Еврокода 3, часть 1-3 распространяются на элементы из листовой стали с толщиной от 0,45 до 15 мм.

Размеры сечений ЛСТК профилей, которые можно считать по формулам Еврокода 3, часть 1-3 ограничены диапазонами отношений размеров. Например, для рассматриваемого в статье С-образного сечения должны выполняться следующие условия:

  • h/t≤500;
  • b/t≤60;
  • c/t≤50;
  • 0,2≤c/b≤0,6.



Все стержни с размерами сечений не укладывающимися в указанные диапазоны считать по Еврокоду 3 нельзя! Использование профилей с сечениями, выходящими за рамки вышеприведенных ограничений, в Европе разрешается только после экспериментальных обоснований.

В двух словах об общей теории.

Согласно Еврокоду 3 при сжатии тонкостенных профилей могут иметь место 3 основных разновидности потери устойчивости (не считая их многочисленные комбинации):

  • местная потеря устойчивости,
  • потеря формы сечения (дисторсионная форма потери устойчивости),
  • общая потеря устойчивости (крутильная, крутильно-изгибная и изгибная формы).

еврокод 3

Рассмотрим диаграмму из Еврокода 3, часть 1-3. При постепенном нагружении стержня из ЛСТК профиля осевой центральной силой для «коротких» стержней первым лимитирующим фактором будет местная потеря устойчивости (точка А), для «длинных» — общая изгибная форма потери устойчивости (точка Б). Поэтому после расчетов, по представленной далее программе, определяющей предельную силу и изгибной момент местной и дисторсионной потери устойчивости, следует выполнить проверку стержня на общую устойчивость.

В Еврокоде 3 сечение тонкостенного профиля рассматривается, как совокупность пластин с различными граничными условиями, устойчивость которых и определяется расчетами. Расчеты чрезвычайно громоздки особенно при наличии многочисленных элементов жесткости, и в реальной инженерной практике выполнять их очень сложно и трудоемко.

Суть расчетов заключается в определении эффективной (реально работающей) площади и эффективного момента сопротивления поперечного сечения ЛСТК профиля.

Желающие детально разобраться в теории могут сделать это, скачав из Интернета первоисточник — Еврокод 3, часть 1-3.

Расчет в Excel ЛСТК профиля.

Программа в Excel «Расчет сопротивления сечения стального тонкостенного С-образного профиля местной и дисторсионной потере устойчивости при сжатии и изгибе относительно оси наибольшей жесткости», получив от пользователя геометрические размеры сечения и свойства материала (всего 10 простых и понятных исходных лстк профильпараметров), мгновенно выполнит расчет, занимающий в печатном компактном виде более 20 страниц формата А4!
Вычисляются 61 переменная, причем некоторая часть из них участвуют в 8 итерационных циклах!  Честно говоря, более громоздкий расчет приходилось делать только при вычислении координат планет на небесной сфере.

В результате сложных расчетов по геометрическим размерам сечения и характеристикам стали открытого тонкостенного С-образного профиля определяются максимально допустимые осевая нагрузка и изгибающий момент, действующие в наиболее нагруженном поперечном сечении стержня. Превышение этих нагрузок вызовет местную и/или дисторсионную потерю устойчивости полок и стенки. Эффективные характеристики сечения определяются для сжатия и изгиба раздельно. При сложном характере нагружения учет совместного воздействия сжатия и изгиба производится по специальным формулам из Еврокода 3 в зависимости от видов действующих нагрузок.

таблица расчет в excel лстк профиля

Полученные результаты говорят о том, что если бы мы воспользовались в формулах классического сопромата полной площадью сечения и полным геометрическим моментом инерции, то получили бы допустимые нагрузки в 1,1…1,6 раза большие, чем реально можно прикладывать к стержню!!!

Программа тестировалась на примерах и таблицах из диссертации «Конечноэлементное моделирование стальных тонкостенных перфорированных стоек» Шатова Дмитрия Сергеевича из Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, примерах из «Руководства для проектировщиков к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций EN 1993-1-1, 1993-1-3, 1993-1-8» Л. Гарднера и Д.А. Нетеркота, примерах из публикации «Расчет элементов из стальных холоднодеформированных профилей в соответствии с Еврокодом 3» Украинского Центра Стального Строительства  и показала идентичные или очень близкие к таковым результаты.

Заключение.

Особенности алгоритма представленной программы:

  • Расчет геометрических характеристик полного сечения выполняется специальной подпрограммой с абсолютной точностью по формулам геометрии и сопромата.
  • В расчете всегда учитываются скругления в углах сгибов.
  • Итерации, уточняющие значения коэффициента снижения несущей способности, выполняются всегда по 4 раза.

Выполняя расчеты ферм, перегородок, рам из ЛСТК профилей, сначала (как, впрочем, и всегда) необходимо собрать нагрузки, составить общую расчетную схему, построить эпюры продольных и поперечных сил, моментов, прогибов. А далее вам очень пригодится предложенная в статье программа в Excel…. Кстати, для пользователя она не будет выглядеть столь отчаянно страшно, как на скриншоте вверху. Многочисленные промежуточные данные могут быть скрыты, на виду только — исходные данные и результаты!

ЛСТК профиль требует очень внимательного и аккуратного к себе отношения. Умелым рукам с умной головой ЛСТК профиль поможет создать дешевые долговечные надежные конструкции.

Уважающих труд автора прошу  скачать файл с программой после подписки на анонсы статей в окне, размещенном в конце статьи или в окне наверху страницы!

Ссылка на скачивание файла: raschet-lstk-profilya (xls 96,5 KB).

Другие статьи автора блога

На главную


Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

24 комментария на «ЛСТК профиль (Excel, Еврокод 3)»

  1. dima 29 Дек 2016 12:35

    ЛСТК профиль (Excel, Еврокод 3)

    Very Good!!!

    what the S/n/?

  2. Александр Воробьев 29 Дек 2016 18:53

    О каких S/n/ идет речь?

    I do not understand your question.

  3. Виктор 27 Янв 2017 10:00

    А пароль?

  4. Александр Воробьев 27 Янв 2017 23:33

    Пароль Вам зачем?

    Хотите знать детальный алгоритм для написания программы — пишите через страницу обратной связи.

  5. Александр Воробьев 11 Фев 2017 12:57

    Страница обратной связи настроена, пишите.

  6. Алексей 15 Мар 2018 15:29

    Здравствуйте Александр. Вопрос насчет «Снятия защиты листа» паролем в обратной связи

  7. Александр Воробьев 15 Мар 2018 20:25

    Алексей, добрый день. Ответ — на почте.

  8. Николай 25 Мар 2018 07:45

    Здравствуйте, Александр. Вы будете еще дорабатывать свой расчет на случай, если в профиле присутствуют дополнительные ребра жесткости?

  9. Александр Воробьев 25 Мар 2018 16:59

    Здравствуйте, Николай. Никаких доработок пока не планирую.

  10. Геннадий 28 Мар 2018 20:03

    Александр, добрый день. Пишет Вам Геннадий. Занимался 15 лет лестницами. Сейчас есть желание заняться ЛСТК. Для этого есть лазер и чпу листогиб. Согласен что оборудование не совсем подходящее. Однако есть и преимущества, стыковки соединений, отверстия, все из файла, c минимальным человеческим фактором и в виде готового к сборке изделия. Фото пробных деталей могу выслать. Буду очень благодарен за помощь. Могу выслать фото и файлы своих лестниц. Могу спроектировать лестницу.

  11. Александр Воробьев 28 Мар 2018 22:43

    Геннадий, здравствуйте. О какой помощи Вы пишите?

  12. Айгерим 03 Окт 2018 15:09

    Здравствуйте, вопрос о «Снятии защиты листа»

  13. Александр Воробьев 03 Окт 2018 18:56

    Айгерим, здравствуйте.

    Вам пароль зачем?

    В расчете ЛСТК часть строк я cкрыл. Там не просто формулы в столбик, там расчетные блоки ячеек с итерационными вычислениями (программа).

    Эти промежуточные вычисления не оформлены надлежащим образом...

    Литература с методиками расчетов приведена в конце статьи.

  14. Владимир 01 Фев 2019 13:03

    С большим удовольствием. Спасибо

  15. Данис 30 Апр 2019 12:40

    Добрый день, Александр!

    Прошу также прислать пароль на почту, хотел бы разобраться более детально с расчетом

  16. Александр Воробьев 30 Апр 2019 14:45

    Данис, здравствуйте.

    Ответ на Ваш запрос — выше в комментариях.

    Литература с методиками расчетов приведена в тексте статьи.

  17. Дмитрий 04 Июл 2019 18:19

    Добрый день.

    Почему у Вас с увеличением внутреннего радиуса сгибов при постоянных других размеров увеличивается площадь сечения, что введет к увеличению остальных параметров?

    Должно же быть наоборот, уменьшаться?

  18. Александр Воробьев 04 Июл 2019 20:25

    Дмитрий, здравствуйте.

    Да, «должно уменьшаться», но... чего-то по алгоритму Шатова не уменьшается.

    Первоисточники вышлю Вам на почту, а сам буду разбираться.

  19. Александр Воробьев 20 Июл 2019 18:14

    Переработанный вариант программы доступен для скачивания.

    Алгоритм можно просматривать и изучать. Пароля нет.

  20. Павел 16 Сен 2019 15:30

    Добрый день. Сильно ли отличается данный расчет от расчета по СП 260.1325800.2016

  21. Александр Воробьев 16 Сен 2019 20:09

    Павел, здравствуйте.

    Области применения немного отличаются — см. табл. Максимальные соотношения геометрических параметров в тонкостенных профилях.

    В конце статьи указаны 3 ключевых особенности алгоритма расчета. Такого математически абсолютного по точности подхода нет ни в Еврокоде, ни в СП. Хотя оговорки есть, что можно применить и более точные алгоритмы расчета характеристик.

    А так — даже картинки, схемы свои рисовать не стали, «взяли насовсем» из Еврокода 3 и, видимо, «безвозмездно, т.е. даром»... :)

  22. Роман 22 Апр 2020 16:09

    Добрый день.

    «Файл поврежден» нельзя открыть.

    В чем может быть проблема?

  23. Александр Воробьев 22 Апр 2020 18:05

    Здравствуйте.

    Скачал, проверил, открывается, работает...

    Скачайте повторно, проверьте на другом компьютере.

  24. Emil Wolf 07 Авг 2020 13:24

    Danke, sehr hilfsreiche Arbeit.

Ваш отзыв



  • Подписчики: 7,9 тыс.

  • Посетители: 1,6 млн