ЛСТК профиль (Excel, Еврокод 3)

Опубликовано 25 Сен 2016
Рубрика: Механика | Комментариев нет



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. 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», 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 30 страниц формата А4!
Вычисляются 82 переменные, причем почти половина из них участвуют в 8 итерационных циклах!  Честно говоря, более громоздкого расчета не приходилось делать никогда (даже 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.

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 1,5…2 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 и 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 и показала идентичные или очень близкие к таковым результаты.

Заключение.

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 будут 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 74KB).

Другие статьи автора блога

На главную


Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

Ваш отзыв







  • Посетители: 663 803

  • Подписчики: 3 451