Расчет рамы на устойчивость онлайн: Расчет на устойчивость плоской рамы методом перемещений — Все для МГСУ

Содержание

Расчет нагрузок на опору — схемы нагрузок, формулы расчета, примеры

Оптический кабель, как правило, является дополнительным элементом ВЛ. При подвесе ОКСН на действующих ВЛ всегда возникают дополнительные нагрузки, которые не были учтены при расстановке опор на этапе проектирования ВЛ, а также при выборе и расчете фундаментов или закреплений в грунте. Если в проектной документации не провести расчет допустимых нагрузок на опоры, то в процессе эксплуатации, это может привести к выходу из строя не только линии связи, но и к аварийной ситуации на линии электропередачи, перебоям с поставкой электроэнергии потребителям и длительному и дорогостоящему восстановительному ремонту.

В связи с этим при проектировании подвеса ВОК на ВЛ следует определять суммарные расчетные нагрузки на конструкции опор от всех фазных проводов, грозозащитного троса и ВОК с учетом ветровых нагрузок и гололедных отложений и сопоставлять их с допустимыми. В случае превышения нагрузок рекомендуется усиление опор, фундаментов или закреплений в грунте, замена опор или уменьшение пролетов путем подстановки новых опор.

Рис. 1. Упавшая опора ВЛЭП.

До середины 60-х годов в СССР расчет стальных и деревянных опор производился по методу допускаемых напряжений, а расчет железобетонных опор и оснований фундаментов опор из любого материала — по методу разрушающих нагрузок. В настоящее время расчет опор и их оснований производится по новому методу — методу предельных состояний.

Опоры, фундаменты или закрепления в грунте должны быть рассчитаны на сочетания расчетных нагрузок нормальных режимов по первой и второй группам предельных состояний, а также аварийных и монтажных режимов ВЛ по первой группе предельных состояний.

Расчет следует выполнить для каждого типа опоры, фундамента или закрепления в грунте.

При подвесе ОКСН или ОКГТ в межфазном пространстве, если нагрузки от них являются дополнительными, то в проекте должны быть представлены результаты расчетов опор, фундаментов или закреплений в грунте на нагрузки от ОК.

Предельные состояния, по которым производится расчет фундаментов или закреплений в грунте опор ВЛ, подразделяются на две следующие группы:

Первая группа включает предельные состояния, которые ведут к потере несущей способности элементов или к полной непригодности их в эксплуатации, т. е. к их разрушению любого характера. К этой группе относятся состояния при наибольших внешних нагрузках и при низшей температуре, т. е. при условиях, которые могут привести к наибольшим изгибающим или крутящим моментам на опоры, наибольшим сжимающим или растягивающим усилиям на опоры и фундаменты.

Вторая группа включает предельные состояния, при которых возникают недопустимые деформации, перемещения или отклонения элементов, нарушающие нормальную эксплуатацию, к этой группе относятся состояния при наибольших прогибах опор.

Метод расчета по предельным состояниям имеет целью не допускать, с определенной вероятностью, наступления предельных состояний первой и второй групп при эксплуатации, а также первой группы при строительстве ВЛ.

При разработке проектной документации оформленные результаты расчета нагрузок от ОК на опоры каждого типа должны содержать:

1) Титульный лист с указанием титула и наименования ВЛ; схемы с местом крепления ОК на опоре с размерами; информацию о ПО, в котором рассчитаны нагрузки; при расчете нагрузок без применения программных средств должны быть приведены ссылки на нормативные документы и справочную литературу, в соответствии с которой выполнен расчет; должны быть указаны номер и тип опоры; климатические условия расчета (ветровое давление, толщина стенки гололеда), региональные коэффициенты или коэффициенты перегрузки; схема расположения векторов вертикальной, поперечной и продольной составляющих, из которой однозначно понятно в какой системе координат («провод» или «опора») получены нагрузки; должны быть указаны длины пролетов, смежных с рассчитываемой опорой; типы фазных проводов, ГТ и/или ОКГТ, ОКСН, ОКНН и ОКФП, подвешенных до и после рассчитываемой опоры.

2) Первый лист отчета для промежуточной опоры должен содержать расчет на сочетание расчетных нагрузок нормальных и аварийных режимов по первой группе предельных состояний.

3) Первый лист отчета для анкерно-угловой опоры должен содержать расчет на сочетание расчетных нагрузок нормальных, аварийных и монтажных режимов по первой группе предельных состояний.

4) Второй лист отчета для промежуточной, а также анкерно-угловой опоры, должен содержать расчет на сочетание расчетных нагрузок нормальных режимов по второй группе предельных состояний.

Расчет дополнительных нагрузок на опору от подвеса ВОК

Нагрузки, соответствующие условиям эксплуатации конструкции или сооружения, называются нормативными нагрузками. В расчетах опор и их оснований принимают расчетные нагрузки, получаемые путем умножения нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузки. Эти коэффициенты определены в зависимости от вероятности превышения нагрузок различных видов и от состояния линии, так называемого режима.

При расчете дополнительных нагрузок на опору от подвеса ВОК следует рассматривать следующие режимы работы:

  • Нормальный режим. Ветра нет, гололеда нет.
  • Режим максимального ветра под углом 45° к линии. Ветровой напор 100% под углом 45° к линии, гололеда нет.
  • Режим максимального ветра перпендикулярного линии. Ветровой напор 100% перпендикулярно линии, гололеда нет.
  • Режим гололеда с ветром. Ветровой напор 25% перпендикулярно линии, максимальный гололед.
  • Аварийный режим. Одностороннее тяжение (обрыв оптического кабеля), ветер и гололед отсутствуют.
  • Монтажный режим. Для промежуточной опоры: ветер и гололед отсутствуют, учитываются вес монтажной оснастки и монтажника. Для анкерной опоры: одностороннее тяжение, ветер и гололед отсутствуют, учитываются вес монтажной оснастки и монтажника.

На опору от подвеса на нее ВОК будут действовать 3 типа сил:

  • G — вертикальная сила, обусловленная силой тяжести ВОК, гололеда и монтажника;
  • P — горизонтальная поперечная сила, обусловленная воздействием ветра на ВОК;
  • T — горизонтальная продольная сила, тяжение ВОК в нижней точке кривой провеса.

Итоговое тяжение кабеля H — это суперпозиция этих сил.

Рис. 2. Дополнительные силы, прикладываемые к промежуточной опоре со стороны оптического кабеля

Рис. 3. Дополнительные силы, прикладываемые к анкерной опоре со стороны оптического кабеля

Алгоритм расчета сводится к следующему: находятся нормативные нагрузки, действующие на опору в рассматриваемом режиме, затем эти нагрузки умножаются на коэффициенты и получаются значения расчетных нагрузок. Расчетные нагрузки от ВОК в сумме с расчетными нагрузками от троса и проводов сравниваются с допустимыми нагрузками для конкретной опоры.

Расчет внецентренно-сжатой колонны.

Тут конечно же возникает вопрос: а как рассчитать остальные колонны, ведь нагрузка к ним будет приложена скорее всего не по центру сечения? Ответ на этот вопрос сильно зависит от способа крепления навеса к колоннам. Если балки навеса будут жестко крепиться к колоннам, то при этом будет образована достаточно сложная статически неопределимая рама и тогда колонны следует рассматривать как часть этой рамы и рассчитывать сечение колонн дополнительно на действие поперечного изгибающего момента, мы же далее рассмотрим ситуацию когда колонны, показанные на рисунке 1, соединены с навесом шарнирно (колонну, обозначенную красным цветом, мы больше не рассматриваем). Например оголовок колонн имеет опорную площадку — металлическую пластину с отверстиями для болтового крепления балок навеса. По разным причинам нагрузка на такие колонны может передаваться с достаточно большим эксцентриситетом:

Рисунок 2. Эксцентриситет приложения сосредоточенной нагрузки к колонне из-за прогиба балки навеса.

Балка, показанная на рисунке 2, бежевым цветом, под воздействием нагрузки немного прогнется (почему это произойдет, обсуждается отдельно) и это приведет к тому, что нагрузка на колонну будет передаваться не по центру тяжести сечения колонны, а с эксцентриситетом е и при расчете крайних колонн этот эксцентриситет нужно учитывать. Более точное определение эксцентриситетов зависит от жесткости колонны и балки, но мы в данном случае не будем учитывать жесткости и для надежности примем максимально неблагоприятное значение эксцентриситета. Случаев внецентренного нагружения колонн и возможных поперечных сечений колонн существует великое множество, описываемое соответствующими формулами для расчета. В нашем случае для проверки сечения внецентренно-сжатой колонны мы воспользуемся одной из самых простых:

(N/φF) + (Mz/Wz) ≤ Ry (3.1)

Т.е. предполагается, что внецентренное нагружение имеется только относительно одной оси.

В данном случае, когда сечение самой нагруженной колонны мы уже определили, нам достаточно проверить, подходит ли такое сечение для остальных колонн по той причине, что задачи строить сталелитейный завод у нас нет, а мы просто рассчитываем колонны для навеса, которые будут все одинакового сечения из соображений унификации.

Что такое N, φ и Ry мы уже знаем.

Формула (3.1) после простейших преобразований, примет следующий вид:

F = (N/Ry)(1/φ + ez·F/Wz) (3.2)

так как максимально возможное значение изгибающего момента Мz = N·ez, почему значение момента именно такое и что такое момент сопротивления W, достаточно подробно объясняется в отдельной статье.

Сосредоточенная нагрузка N на колонны, обозначенные на рисунке 1 синим и зеленым цветом, составит 1500 кг. Проверяем требуемое сечение при такой нагрузке и ранее определенном φ = 0.425

F = (1500/2050)(1/0.425 + 2.5·3.74/5.66) = 0.7317·(2.353 + 1.652) = 2.93 см2

Кроме того, формула (3.2) позволяет определить максимальный эксцентриситет, который выдержит уже рассчитанная колонна, в данном случае максимальный эксцентриситет составит 4.17 см.

Требуемое сечение 2.93 см2 меньше принятого 3.74 см2, а потому квадратную профильную трубу с размерами поперечного сечения 50х50 мм с толщиной стенки 2 мм можно использовать и для крайних колонн.

Примечание: Вообще-то изгибающий момент от эксцентриситета в наиболее опасном сечении, расположенном примерно посредине высоты колонны, будет в 2 раза меньше, соответственно и требуемая площадь сечения тоже будет немного меньше. Но как я уже говорил, при выполнении расчета не специалистом дополнительный запас по прочности никогда не помешает. К тому же в данном случае мы все равно принимаем большую площадь сечения из конструктивно-эстетических соображений.

Нормативные нагрузки на опору

Нормативная горизонтальная продольная нагрузка T ищется как проекция тяжения H на горизонтальную продольную ось.

Расчет вертикальной нагрузки на опору в рассматриваемом режиме, обусловленную силой тяжести ВОК и гололеда G, выполняется не через проекцию тяжения на вертикальную ось, а напрямую, используя расчет приведенный в ПУЭ. Следует помнить, что весовая нагрузка в пролете распределяется на обе опоры поровну если точки подвеса расположены на одной высоте. В общем случае весовая нагрузка от ВОК действует на опору от точки закрепления на опоре и до самой нижней точки кривой провеса кабеля.

Нормативную горизонтальную поперечную нагрузку, обусловленную воздействием ветра на ВОК P, можно найти не через проекцию тяжения на горизонтальную поперечную ось, а также напрямую. Следует помнить, что ветровая нагрузка в пролете распределяется на обе опоры поровну.

Рис. 4. Суммарный вектор нагрузки H, направленный вдоль кабеля

Изменения, внесенные в работу калькулятора

Исправления, внесенные от 20 июня 2021 года, стали:

1.включили проверку стоек по значению гибкости.

2.включили возможность расчета уголков спаренного и крестообразного типа.

3.включили функцию расчета швеллера, который имеет форму короба или двутавра.

4.включили проверку уголка согласно главным осям.

Исправления, внесенные от 8 сентября 2021 года включают:

1.добавление проверки локальной устойчивости стенок либо полок в двутавре, или швеллере, или уголке, также металлического профиля.

Исправления, внесенные от 2 декабря 2021 года, включают:

1.исправление расчетного параметра сопротивления деревянного материала на сжатие в разделе СП под названием «Деревянные конструкции».

2.исправление коэффициентов расчетного значения по длине, применяемые для материала из дерева.

3.исправление замечаний, отображающих итоговые расчеты.

Расчетные нагрузки на опору

Расчетные нагрузки рассчитываются путем умножения нормативных нагрузок на следующие коэффициенты.

Горизонтальная поперечная нагрузка P умножается на:

  • γnw — коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным: 1,0 — для ВЛ до 220 кВ; 1,1 — для ВЛ 330–750 кВ и ВЛ, сооружаемых на двухцепных и многоцепных опорах независимо от напряжения, а также для отдельных особо ответственных одноцепных ВЛ до 220 кВ при наличии обоснования;
  • γfP — коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,3 при расчете по первой группе предельных состояний и 1,1 при расчете по второй группе предельных состояний;
  • γр — региональный коэффициент, принимаемый от 1 до 1,3. Значение коэффициента принимается на основании опыта эксплуатации и указывается в задании на проектирование. В большинстве случаев равен единице.

Вертикальная нагрузка G умножается на:

  • γnw — коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным: 1,0 — для ВЛ до 220 кВ; 1,3 — для ВЛ 330–750 кВ и ВЛ, сооружаемых на двухцепных и многоцепных опорах независимо от напряжения, а также для отдельных особо ответственных одноцепных ВЛ до 220 кВ при наличии обоснования;
  • γfG — коэффициент надежности по гололедной нагрузке равный 1,6 для районов по гололеду III и выше;
  • γd — коэффициент условий работы, равный 1 при расчете по первой группе предельных состояний и 0,5 при расчете по второй группе предельных состояний;
  • γр — региональный коэффициент, принимаемый равным от 1 до 1,5. Значение коэффициента принимается на основании опыта эксплуатации и указывается в задании на проектирование. В большинстве случаев равен единице.

Горизонтальная продольная нагрузка T умножается на:

  • γfT — коэффициент надежности по нагрузке от тяжения, равный 1,3 при расчете по первой группе предельных состояний и равный 1 при расчёте по второй группе предельных состояний.

Пример расчета металлической центрально-сжатой колонны:

Имеется: желание сделать навес возле кирпичного дома приблизительно следующего вида:

Рисунок 1. Расчетная схема навеса размером 10 на 6 метров с колоннами высотой 2.5 метра.

В данном случае единственной центрально-сжатой колонной при любых условиях закрепления и при равномерно распределенной нагрузке будет колонна, показанная на рисунке 1 красным цветом. Кроме того и нагрузка на эту колонну будет максимальной. Колонны, обозначенные на рисунке синим и зеленым цветом, можно рассматривать как центрально-сжатые, только при соответствующем конструктивном решении и равномерно-распределенной нагрузке, колонны, обозначенные оранжевым цветом, будут или центрально сжатыми или внецентренно-сжатыми или стойками рамы, рассчитываемой отдельно. В данном примере мы рассчитаем сечение колонны, обозначенной красным цветом. Для расчетов примем постоянную нагрузку от собственного веса навеса 100 кг/м2 и временную нагрузку 100 кг/м2 от снегового покрова.

2.1. Таким образом сосредоточенная нагрузка на колонну, обозначенную красным цветом, составит:

N = (100+100)·5·3 = 3000 кг

2.2. Принимаем предварительно значение λ = 100, тогда по таблице 2 коэффициент изгиба φ = 0.599 (для стали с расчетной прочностью 200 МПа, данное значение принято для обеспечения дополнительного запаса по прочности), тогда требуемая площадь сечения колонны:

F = 3000/(0.599·2050) = 2.44 см2

2.3. По таблице 1 принимаем значение μ = 1 (так как кровельное покрытие из профилированного настила, должным образом закрепленное, будет обеспечивать жесткость конструкции в плоскости, параллельной плоскости стены, а в перпендикулярной плоскости относительную неподвижность верхней точки колонны будет обеспечивать крепление стропил к кирпичной стене), тогда радиус инерции

i = 1·250/100 = 2. 5 cм

2.4. По сортаменту для квадратных профильных труб данным требованиям удовлетворяет профиль с размерами поперечного сечения 70х70 мм с толщиной стенки 2 мм, имеющий радиус инерции 2.76 см. Площадь сечения такого профиля 5.34 см2. Это намного больше, чем требуется по расчету.

2.5.1. Мы можем увеличить гибкость колонны, при этом требуемый радиус инерции уменьшится. Например, при λ = 130 коэффициент изгиба φ = 0.425, тогда требуемая площадь сечения колонны:

F = 3000/(0.425·2050) = 3.44 см2

2.5.2. Тогда

i = 1·250/130 = 1.92 cм

2.5.3. По сортаменту для квадратных профильных труб данным требованиям удовлетворяет профиль с размерами поперечного сечения 50х50 мм с толщиной стенки 2 мм, имеющий радиус инерции 1.95 см. Площадь сечения такого профиля 3.74 см2, момент сопротивления для этого профиля составляет 5.66 см3.

2.6. Проверим, является ли принятый профиль допустимым по предельной гибкости. Точное значение гибкости составит

λ = 250/1.95 = 128.2

значение коэффициента а составит

а = 3000/(0.425·2050·3.74·1.1) = 0.837

тогда предельно допустимое значение гибкости

λmax = 180 — 60·0.837 = 129.8 > 128.2

Требования по предельно допустимой гибкости нами соблюдены.

Вместо квадратных профильных труб можно использовать равнополочный уголок, швеллер, двутавр, обычную трубу. Если расчетное сопротивление стали выбранного профиля больше 220 МПа, то можно пересчитать сечение колонны. Вот в принципе и все, что касается расчета металлических центрально-сжатых колонн, добавлю только, что если вы занимаетесь расчетом не профессионально и все возможные нагрузки не только учесть, но даже представить не можете, то не используйте значение λ > 80. Чем меньше гибкость, тем надежнее конструкция. Если вы обратили внимание, то в таблице 2 не предусмотрены значения гибкости превышающие 220, хотя теоретически гибкость может составлять и 300 и 1000, просто рассматривать стержни с такой гибкостью в качестве несущих не имеет никакого смысла — очень уж нестабильны.

Если следовать приведенной выше рекомендации, то даже трубы сечением 70х70х2 мм будет недостаточно, а потребуется труба сечением 80х80х3 мм, для которой радиус инерции составляет i = 3.12 см и соответственно гибкость будет λ = 250/3.12 = 80.1. Например, вы рассчитываете точно такой же навес, но не соединенный с относительно жесткой кирпичной стеной, а отдельно стоящий. В этом случае значение коэффициента скорее будет μ = 2, но вы, не вникая в сложности взаимоотношений строительных конструкций, решили, что вполне хватит и μ = 1. В этом случае принятое ограничение по гибкости позволит защитить вашу конструкцию от разрушения, ведь при μ = 2 значение расчетной длины колонны составит lef = 2·250 = 500 см, а гибкость колонны λ = 500/3.12 = 160.25 т.е. на пределе максимально допустимого (и даже за пределом). Если же вы не ошиблись с выбором расчетной схемы, но все равно воспользовались рекомендованным ограничением гибкости λ ≤ 80, то в результате вы получите повышенный запас по прочности и некоторое удорожание конструкции. Что лучше: сделать конструкцию с повышенным запасом прочности или полностью ее переделывать после обрушения — выбирать вам.

И еще, приложение нагрузки точно по центру тяжести колонны и абсолютная вертикальность колонны возможны только в теории, на практике всегда возникает некоторый эксцентриситет приложения нагрузки и если для колонн сечением 40х40 см изменение точки приложения нагрузки на несколько миллиметров или даже целый сантиметр можно и не учитывать, задавшись соответствующим коэффициентом запаса по прочности, то для колонны сечением 5х5 см такое отклонение может быть критическим. Почему? Сейчас разберемся.

Дополнительные нагрузки на опору от ОКГТ

Такие нагрузки возникают и требуют расчета в том случае, если ОКГТ больше и тяжелее грозотроса по типовому проекту. В большинстве случаев ОКГТ легче троса, так как ОКГТ производится из стальных проволок, плакированных алюминием и проволок из алюминиевого сплава.

Рис. 6. Схематичное изображение сечения ОКГТ.

Рис. 7. Схематичное изображение сечения ГТК.

Метод начальных параметров

Метод начальных параметров, является довольно универсальным и простым методом. Используя этот метод можно записывать формулу для вычисления прогиба и угла поворота любого сечения балки постоянной жесткости (с одинаковым поперечным сечением по длине.)

Под начальными параметрами понимаются уже известные перемещения:

  • в опорах прогибы равны нулю;
  • в жесткой заделке прогиб и угол поворота сечения равен нулю.

Учитывая эти хитрости, их называют еще граничными условиями, определяются перемещения в других частях балки.

Дополнительные нагрузки на опору от ОКНН

Учитываются:

  1. Нагрузка на провод/трос от ОКНН с учетом увеличения воздействия гололеда и ветра;
  2. Временное воздействие монтажного оборудования (навивочной машины).

Рис. 10. Для расчета ОКНН используется эквивалентный диаметр ГТК.

Рис. 11. Применение навивочной машины.

Примером расчета нагрузок на опору может служить результат работы в конфигураторе «ВОЛС на ВЛ с ОКСН». Смотрите по ссылке ниже подробный пример расчета с указанием источников нормативной и методологической информации:

Конфигуратор предназначен для автоматизации различных этапов проектирования подвесных ВОЛС:

  • выбора и подсчета необходимых комплектующих (кабель, арматура, муфты),
  • осмечивания проекта по материалам,
  • предоставления готовых чертежей по типовым узлам и решениям,
  • проверки соответствия проектных решений актуальным нормативным документам и методикам,
  • проверки совместимости различных материалов и узлов между собой.

Конфигуратор позволяет выполнить следующие автоматизированные расчеты:

  • выбор марки кабеля,
  • расчет оптимальных строительных длин,
  • подбор виброгасителей и составление схемы виброгашения,
  • расчет тяжений и стрел провеса,
  • расчет нагрузок на опоры от подвеса ВОК,
  • расчет на сближение с фазными проводами при различных климатических воздействиях и при возникновении пляски,
  • расчет наведенного электрического потенциала вблизи опоры и определение допустимых точек подвеса ОКСН (выдача результата из проведенных ранее расчетов для типовых опор).

Перейти в конфигуратор «ВОЛС на ВЛ с ОКСН»
Если вы являетесь инженером-проектировщиком или руководителем проектного отдела строительной организации, занимающейся строительством магистральных ВОЛС и хотели бы повысить свою квалификацию или квалификацию специалистов вашего отдела, рекомендуем вам обучение на курсе «Проектирование ВОЛС». Актуальное расписание ближайших занятий, программу курса и всю информацию по вопросам подачи заявок на обучение вы сможете найти в разделе «Обучение».

Посмотреть все доступные курсы

Илья Смирнов, технический эксперт, преподаватель ВОЛС.Эксперт

Момент инерции

Геометрическая характеристика, которая получила название момент инерции, важна при проведении расчетов на прогиб балки. Формула позволяет вычислить эту величину, мы приведем ее немного ниже.

При вычислении момента инерции нужно обращать внимание на то, что размер этой характеристики зависит от того, какова ориентация элемента в пространстве. При этом наблюдается обратно пропорциональная зависимость между моментом инерции и величиной прогиба. Чем меньше значение момента инерции, тем больше будет значение прогиба и наоборот. Эту зависимость достаточно легко отследить на практике. Каждый человек знает, что доска, положенная на ребро, прогибается гораздо меньше, чем аналогичная доска, находящаяся в нормальном положении.

Подсчет момента инерции для балки с прямоугольным сечением производится по формуле:

Библиотека кафедры механики деформируемого твердого тела

Александров А.В., Потапов В.Д. Сопротивление материалов, 2003 скачать (19.0 МБ)

Антонец Р.Н. и др. Сопротивление материалов. МУ к самостоятельной работе студентов механических специальностей по 1 ч. курса, 1991 скачать (1.8 МБ)

Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов, 1986 скачать (21.3 МБ)

Валиев Ф.С. Сопротивление материалов. Основы теории и примеры выполнения ИРЗ, 2005 скачать (2. 6 МБ)

Варданян Г.С. и др. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности, 1995 скачать (26.4 МБ)

Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов, 1975 скачать (48.0 МБ)

Дойхен Ю.М., Лукашевич А.А., Потапова Л.Б. Сопротивление материалов. МУ и КЗ для студентов-заочников всех инж.-стр. специальностей, 2006 скачать (300.6 КБ)

Задания для контрольных работ с примерами их решения (для бакалавров заочной формы обучения) скачать (1.0 МБ)

Иванников Л.М. и др. Оценка качества знаний студентов. МУ к проведению ВК перед изучением курса «Сопротивление материалов», 2006 скачать (455.3 КБ)

Иовенко В.В. Краткий курс лекций по сопротивлению материалов, 2011 скачать (2.1 МБ)

Иовенко В.В. Основные сведения по курсу «Сопротивление материалов» для студентов ЗФ, ЗФУО и ЦДТ, 2009 скачать (56.4 КБ)

Иовенко В. В. Оценка знаний студентов перед изучением курса «Сопротивление материалов». МУ к проведению входного контроля, 2011 скачать (567.8 КБ)

Иовенко В.В. Примеры решения задач КР по сопротивлению материалов, 2012 скачать (602.1 КБ)

Иовенко В.В. Примеры решения задач КР по сопротивлению материалов. МУ по курсу «Сопротивление материалов» для студентов ЗФ и ЗФУО, 2008 скачать (969.0 КБ)

Иовенко В.В. Расчетные и тестовые задачи по сопротивлению материалов скачать (2.0 МБ)

Иовенко В.В. Сопротивление материалов. МУ и КЗ к изучению курса для бакалавров, 2012 скачать (546.2 КБ)

Иовенко В.В., Иванников Л.М. Расчет составных тонкостенных сосудов, 2007 скачать (699.4 КБ)

Костенко Н.А. Сопротивление материалов, 2004 скачать (10.0 МБ)

Миронов Л.П. Краткий курс сопротивления материалов, 2011 скачать (2.7 МБ)

Одинокова О. А. Моменты инерции плоских сечений, 1980 скачать (1.1 МБ)

Одинокова О.А. Определение предела ползучести вязкоупругих материалов. МУ к выполнению ЛР по курсу «Сопротивление материалов», 2009 скачать (310.9 КБ)

Одинокова О.А., Одиноков А.В. Термомеханические методы в технологии производства и проектировании изделий из пластмасс, 2008 скачать (3.7 МБ)

Пашков А.Н., Романюта Г.И. Расчет на прочность (сжатие) за пределами упругости, 1984 скачать (559.0 КБ)

Пешль Т. Сопротивление материалов, 1948 скачать (92.1 МБ)

Писаренко Г.С., Яковлев А.П. Справочник по сопротивлению материалов, 1988 скачать (22.1 МБ)

Потапова Л.Б. Сложное сопротивление. Статический и динамический расчет вала, 2003 скачать (536.2 КБ)

Потапова Л.Б. Сопротивление материалов. Научно-исследовательская работа, 2006 скачать (486.9 КБ)

Потапова Л.

Б., Ярцев В.П. Механика материалов при сложном напряженном состоянии, 2005 скачать (3.8 МБ)

Потапова Л.Б.и др. Журнал ЛР по сопротивлению материалов (спецкурс для студентов механических специальностей), 1992 скачать (863.7 КБ)

Семишев Л.Н. Расчет плоской рамы на устойчивость. Динамический расчет плоской рамы, 1985 скачать (5.4 МБ)

Сортамент скачать (1.4 МБ)

Сортамент прокатной стал скачать (313.4 КБ)

Тимошенко С.П. История науки о сопротивлении материалов, 1957 скачать (28.6 МБ)

Феодосьев В.И. Десять лекций-бесед по сопротивлению материалов, 1975 скачать (11.7 МБ)

Феодосьев В.И. Сопротивление материалов, 1999 скачать (16.4 МБ)

Шестаков И.А. Сопромат. Часть 2. Внецентренное сжатие. Изгиб с кручением. Устойчивость сжатого стержня. МУ к вып. КР для студентов ЗФО, 2002 скачать (564.

5 КБ)

Устойчивость сооружений. (Лекция 8) — презентация онлайн

1. УСТОЙЧИВОСТЬ СООРУЖЕНИЙ

Лекция 8
УСТОЙЧИВОСТЬ
СООРУЖЕНИЙ
1. Введение в устойчивость сооружений
Кроме прочности и жесткости, сооружение обязательно
должно быть устойчивым. Потому что при потере
устойчивости сооружение или
разрушается, или
становится непригодным для дальнейшей эксплуатации.
Устойчивость – это способность сооружения
сохранять свое первоначальное положение или форму.
Переход устойчивого сооружения в неустойчивое
состояние называется потерей устойчивости.
Граница перехода в неустойчивое состояние называется
критическим состоянием.
Критической силой называется сила, приводящая
сооружение в критическое состояние. Критическую сила
обозначается Pкр.
Ответ на вопрос “устойчиво или неустойчиво
сооружение?” является очень важной задачей, т.к. для
потери устойчивости сооружения, достигшего критического
состояния, достаточно и незначительной причины. Если же
процесс потери устойчивости начался, он идет очень
быстро.
2. Виды и типы потери устойчивости
Различают два вида потери устойчивости –
устойчивость положения и устойчивость формы.
Устойчивость положения – это способность
сооружения сохранять свое положение.
Например, при действии на подпорную стенку нагрузки
q, относительно точки А создается опрокидывающий
момент M уд Gl . Этому противостоит собственный вес
подпорной стенки G, создающий удерживающий момент
M опр qh3 / 2 .
Устойчивость системы зависит от соотношения этих
моментов, так как она при:
1) M опр M уд – устойчива;
2) M опр M уд
– неустойчива;
3) M опр M уд – в безразличном состоянии.
Устойчивость формы – это способность сооружения
сохранять свою первоначальную форму.
Например, если верхний конец стержня с
действующей продольной силой P немного
отклонить в сторону, он при P
в исходное положение. Это − устойчивая
система.
Ее
моделью
является
шарик
в
углублении.
Если P>Pкр, перемещения стержня
начинают возрастать. Такая система в
исходное состояние вернуться не может.
Это − неустойчивая система. Ее
моделью является шарик на горке.
Если P=Pкр, система остается без
движения. Это − безразличная система.
Ее
моделью
является
шарик
на
горизонтальной плоскости.
Потеря устойчивости делится на 2 рода.
Потеря устойчивости первого рода наблюдается
при
возникновении
нового
вида
деформации.
Характеризуется
нарушением
равновесия
между
нагрузкой и внутренними усилиями. Может быть 3-х типов:
− потеря
устойчивости
центрального
сжатия
− потеря устойчивости симметричной
формы деформации
− потеря устойчивости плоской
деформации
Потеря устойчивости второго рода наблюдается
при потере несущей способности всего сооружения.
Характеризуется резким возрастанием предыдущих
деформаций.
В этом случае равновесие между нагрузкой и
внутренними усилиями нарушается даже без появления
новых видов деформаций:
3. Задачи и методы расчета на устойчивость
Основной задачей теории устойчивости является
определение критической силы Pкр. Т.к. потерявшее
устойчивость сооружение обычно непригодно для
дальнейшей эксплуатации, определять форму потери
устойчивости сооружения во многих случаях не требуется.
Если
на
систему
действуют
несколько
сил,
определять
их
критические значения одновременно
бывает сложным.
Поэтому одну из сил (обычно
наибольшую) принимают за основную
и обозначают P, а остальные
выражают через него. Тогда вместо
определения нескольких критических
сил можно определять значение
только одной силы Pкр.
Расчет на устойчивость можно вести тремя методами:
статическим, энергетическим и динамическим.
Статический метод основан на составлении
уравнений статики (равновесия).
Его
основу
составляет
критерий
Эйлера:
критической силой является наименьшая сила,
способная
вызвать
потерю
устойчивости
сооружения.
Энергетический метод основан на исследовании
полной потенциальной энергии системы.
Его основу составляет энергетический критерий:
критической
является
сила,
при
которой
приращение
работы
внешних
сил
равно
приращению работы внутренних сил, т.е. когда
ΔW= ΔV.
Динамический
метод
основан
на
изучении
колебаний системы.
Его основу составляет динамический критерий:
критической является сила, при которой частота
собственных колебаний системы равна нулю.

14. 4. Расчет на устойчивость методом перемещений

Если продольные усилия в элементах рамы будут
сжимающими и большими, существует опасность потери
устойчивости не только элементов, но и всей рамы.
Поэтому раму следует рассчитывать и на устойчивость
от действия сжимающих усилий. В некоторых случаях
может ставиться задача проверки устойчивости рамы при
узловом воздействии нагрузки:
Эти задачи можно решать методом сил или
перемещений.
Для
использования
метода
перемещений
принимаются гипотезы:
– нагрузка прикладывается только в узлах;
– продольные силы вызывают только центральное
сжатие;
– при потере устойчивости напряжения остаются в
упругой зоне;
– деформации малы, а расстояния между узлами
сохраняются.

16. 5. Алгоритм расчета на устойчивость

Алгоритм
расчета
на
устойчивость
методом
перемещений существенно отличается
от обычного
метода перемещений.
Изучим его на примере рассмотренной ранее рамы:
1. Определение числа неизвестных:
n nуг nлин 2 1 3
2. Выбор основной системы ОС (средний рис.).
3. Построение эпюры продольных сил в ОС (рис. справа).
4. Определение параметров устойчивости стержней:
vi li
Ni
.
EI i
При этом надоо выразить все параметры устойчивости
через максимальный из них и принять v=max vi.
5. Запись канонических уравнений (в момент потери
устойчивости все грузовые коэффициенты этих уравнений
равняются нулю):
r11Z1 r12 Z 2 r13 Z 3 = 0;
r12 Z1 r22 Z 2 r23 Z 3 0;
r31Z1 + r32 Z 2 + r33 Z 3 = 0.
6. Запись уравнения устойчивости:
r11
r12
r13
D r21
r22
r23 D(v)= 0
r31
r32
r33
7. Рассмотрение единичных состояний.
8. Построение единичных эпюр. Для этого используются
специальная таблица метода перемещений, учитывающая
влияние продольной силы на внутренние усилия стержня.
Например,
эпюра
изгибающих
моментов
стержня с защемленными
концами
является
криволинейной, а величины
моментов
определяются
сложными функциями.
Поэтому их значения определяются по специальной
таблице.
9. Определение коэффициентов.
10. Решение уравнения устойчивости (вычисление ее
критического корня).
11. Определение критической силы:
2
Pкр = vкр
EI
2 .
l

НГАСУ. Учебные материалы. Строительная механика

Учебные пособия доступны для скачивания с ftp-сервера НГАСУ (Сибстрин). Материалы предоставлены кафедрой строительной механики. Пожалуйста, сообщайте о неработающих ссылках в гостевую книгу сайта.

 

В.Г. Себешев. Строительная механика, часть 1 (лекции; презентационные материалы)

скачать том 1

скачать том 2

 

 

В.Г. Себешев. Строительная механика, часть 2 (лекции; презентационные материалы)
скачать (22 Мб)

 

В.Г. Себешев. Динамика и устойчивость сооружений (лекции; презентационные материалы для специальности СУЗИС)

скачать (26 Мб)

 

В.Г. Себешев. Кинематический анализ сооружений (учебное пособие) 2012
скачать (1.71 Мб)

 

В.Г. Себешев. Статически  определимые стержневые  системы (методические указания) 2013

скачать (1,06 Мб)

 

В.Г. Себешев. Расчёт деформируемых стержневых систем методом перемещений (методические указания)

скачать (803 Кб)

 

В.Г. Себешев, М.С. Вешкин. Расчёт статически неопределимых стержневых систем методом сил и определение перемещений в них (методические указания)
скачать (533 Кб)

 

В.Г. Себешев. Расчёт статически неопределимых рам (методические указания)
скачать (486 Кб)

 

В.Г. Себешев. Особенности работы статически неопределимых систем и регулирование усилий в конструкциях (учебное пособие)
скачать (942 Кб)

 

В.Г. Себешев. Динамика деформируемых систем с конечным  числом степеней свободы масс (учебное пособие) 2011
скачать (2. 3 Мб)

 

В.Г. Себешев. Расчет стержневых систем на устойчивость методом перемещений (учебное пособие) 2013
скачать (3.1 Мб)

 

SM-COMPL (программный комплекс)

скачать (162 Кб)

 

Кулагин А.А. Харинова Н.В. СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА Часть 3. ДИНАМИКА  И  УСТОЙЧИВОСТЬ СТЕРЖНЕВЫХ  СИСТЕМ

(Методические указания и контрольные задания для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство» (профиль ПГС) заочной формы обучения)

скачать (7 Мб)

 

В.Г. Себешев, А.А. Кулагин, Н.В. Харинова  ДИНАМИКА И УСТОЙЧИВОСТЬ СООРУЖЕНИЙ

(Методические указания для студентов, обучающихся по специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» заочной формы обучения)

скачать (Архив 14.2 Мб)

 

Кулагин А.А. Харинова Н.В. Яньков Е. В. СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА И НАДЕЖНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ВОПРОСЫ УСТОЙЧИВОСТИ И ДИНАМИКИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

(Методические указания и контрольные задания для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство» заочной формы обучения)

скачать (12.2 Мб)

 

 

Крамаренко А.А., Широких Л.А.
Лекции по строительной механике, часть 3
скачать (1,27 Мб)

 

Крамаренко А.А., Широких Л.А.
ЛЕКЦИИ ПО СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ, ЧАСТЬ 4
НОВОСИБИРСК, НГАСУ, 2004
скачать (1,35 Мб)

 

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМЫХ СИСТЕМ СМЕШАННЫМ МЕТОДОМ
Методические указания к индивидуальному заданию для студентов специальности 2903 «Промышленное и гражданское строительство» дневной формы обучения
Методические указания разработаны к.т.н, доцентом Ю.И. Канышевым, к. т.н, доцентом Н.В. Хариновой
НОВОСИБИРСК, НГАСУ, 2008
скачать (0,26 Мб)

 

РАСЧЁТ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМЫХ СИСТЕМ МЕТОДОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Методические указания по выполнению индивидуального расчетного задания по курсу «Строительная механика» для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство»
Методические указания разработаны канд. техн. наук, профессором А.А. Крамаренко, ассистентом Н.Н. Сивковой
НОВОСИБИРСК, НГАСУ, 2008
скачать (0,73 Мб)

 

В.И. Роев
РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ И ДИНАМИЧЕСКИ НАГРУЖЕННЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА DINAM
Учебное пособие
Новосибирск, НГАСУ, 2007
скачать (1,04 Мб)

Конструкция транспортного средства: рама, кузов, шасси

Продолжим детализированно рассматривать устройство, конструкцию автомобиля. Остановимся на том, что из себя представляют рама, кузов и шасси транспортного средства. Сфокусируемся на их основном назначении. 

  • Рама – несущая структура. Это основание для иных частей транспортного средства. Его каркас. На каркас крепятся двигатель, подвеска, агрегаты трансмиссии (механизмы, служащие для передачи движения) и другие компоненты автомобиля. Изначально рама была у всех автомобилей. Теперь – только у тех, где нет несущего кузова. Это грузовые автомобили, большинство внедорожников. Рамы могут быть хребтовыми (несущие части – трубы) или состоящими из лонжеронов (их производят из швеллеров — металлоизделий, образующих в поперечном сечении букву «П»). Хребтовые рамы более жёсткие, особенно впечатляет жёсткость рамы на скручивание. На базе хребтовой рамы легко создать авто с разным количеством ведущих мостов. Но лонжеронные рамы современные производители используют чаще. Ведь механизмы в случае использования хребтовой рамы приходится устанавливать внутри её, и, если у машины случится поломка, ремонт получается очень сложным.
  • Кузов – обрамление автомобиля. Является конструктивной частью. Может крепиться непосредственно к раме или представлять собой самостоятельную несущую систему (у моделей, где не установлена рама – преимущественно, легковых автомобилей). Изготавливается из металла (например, листовой стали, алюминия), углеволокна, пластика, стекловолокна. Предназначается для размещения водителя, пассажиров и груза. В кузов входят ряд составляющих: капот, крылья, подножки. Количество и виды компонентов зависят от того, к какому транспортному средству принадлежит кузов. Например, у коммерческого (грузового) транспорта кузов может быть представлен «формулой» кабина + платформа/цистерна/фургон + крылья, капот, подножки, а кузов легкового транспорта чаще представлен основанием, крышей, боковыми, передней и задней панелями (боковиной, передней и задней частью). Для защиты от коррозии и придания эстетичного внешнего вида кузов автомобиля окрашивается. 
  • Шасси – совокупность узлов ходовой части, механизмов управления и трансмиссии. Таким образом за шасси стоят все агрегаты и узлы, которые нужны для управления движения транспортного средства. Именно агрегаты, узлы шасси обеспечивают транспортному средству передачу движущей силы. Именно от шасси зависят такие качества как, например, маневренность, грузоподъёмность транспортного средства.

Кузовные и рамные шасси

Если речь идёт о шасси на раме, это законченная конструкция, которую можно передвигать на собственных колёсах или гусеницах. Рамные шасси устанавливают на грузовые автомобили, трактора. При этом на шасси транспортных средств, предназначенных для передвижения в условиях бездорожья, могут устанавливать средства повышения проходимости.

Если же речь идёт о шасси транспортного средства с несущим кузовом, то мы имеем дело с основанием транспортного средства. Именно оно является связующим звеном между агрегатами ходовой части, механизмами управления.

Один из популярных конструктивных вариантов полно-рамная система «кузов над рамой». Это жёсткая конструкция из стержней из стали. Для крепежа автомеханиками используются болты. Такая конструкция особенно подходит для джипов, микроавтобусов.

Шасси же с несущим кузовом (соединение выполнено методом сварки) чаще можно встретить у малых и средних легковых автомобилей. Многие кузовную конструкцию такого типа называют унифицированной, блочной.

По сравнению с рамной кузовная конструкция имеет существенно меньший вес. Благодаря этому у кузовного транспорта – лучшая топливная экономичность. 

Рисунок наглядно демонстрирует, что у кузовного транспорта нет отдельной рамы. Несущий кузов транспортного средства сформирован панелями.

A – Кузовная конструкция со съемным шасси. 

B – Компоненты шасси. Характерная компоновка для автомобилей Mazda, SAAB. Крепление компонентов к металлическим частям кузовной конструкции выполнено через усиленные поперечные элементы.

Важно также быть знакомым с понятием «самоходное шасси». В этом случае речь идёт не о составной части, а самостоятельном моторизированном транспортном средстве. На самоходное шасси ставится дополнительное оборудование, орудия, приспособления (сварочный аппарат, навесной комбайн, снегоуборочную машину, погрузчик, подъёмник, автокран). Самоходное шасси активно задействуется в коммунальном, сельском и лесном хозяйстве, а также на складах.

Снаряженная масса шасси

Очень часто можно встретиться с понятиями «снаряженная масса шасси», снаряжённая масса автомобиля». Что же это такое?

Снаряжённая масса авто – это суммарная масса автомобиля со всеми эксплуатационными материалами (полным баком бензина, охлаждающей жидкостью, маслом). Масса водителя и пассажиров при этом в расчёт не берётся. Их масса учитывается, если речь идёт о полной массе транспортного средства.

Снаряженная масса у каждого вида автомобиля различна: 

  • Пикапы и внедорожники. Вес достигает 2,5 т.
  • Полноразмерные автомобили, минивены. Вес – около двух тонн.
  • Компактные автомобили. Снаряжённая масса – не более 1360 кг.
  • Микрокары, микроавтомобили. Снаряжённая масса – около тонны.

Очень часто снаряжённую массу транспортного средства в характеристиках указывают именно в качестве снаряжённой массы шасси. Как правило, производитель пишет «Полная масса транспортного средства» и «Снаряженная масса шасси», иногда же он указывает «Полная масса транспортного средства» и «Снаряжённая масса транспортного средства».

Распределение веса по осям

За то, какой вес автомобиля приходится на колеса передней и задней оси, отвечает характеристика «распределение веса по осям» («распределение нагрузки шасси»).

Эта характеристика напрямую связана с показателями топливной экономичности и способности транспортного средства поворачиваться. Именно от распределения веса по осям зависит способность транспортного средства маневрировать – поворачивать на заданный угол и сохранять устойчивость.

Идеальный вариант для спортивных автомобилей – это распределение веса – 50/50 (одинаково – не переднюю и заднюю ось).

У переднеприводных автомобилей распределение веса по осям – 70/30 (70% нагрузки на переднюю и 30% на заднюю ось). Это важно для оптимизации тягового усилия на ведущие колеса.

Габаритные размеры транспортных средств

Важными характеристиками любого транспортного средства (ТС) являются габаритные размеры. Это длина, ширина, высота, грузоподъёмность, объём кузова.

Чтобы правильно определять габариты, важно чётко ориентироваться в терминологии и уметь корректно производить расчёт расстояния.

Колесная база – расстояние от центральной линии передних колес до центральной линии задних колес. Стандарт для маломерных, компактных авто равен 254 мм (100 дюймов), у полноразмерных авто, пикапов – 381 см.

  • Ширина колеи – расстояние между линиями двух колес одной оси. Стандартная ширина колеи для передней оси – 157 см для задней оси -163 см. Чем шире ширина колеи, тем выше способность успешного преодоления на высоких скоростях крутых поворотов (при низкой ширине колеи есть риски опрокидывания транспортного средства).
  • Ширина ТС (транспортного средства) – наибольшее расстояние между максимально удаленными частями кузова, находящимися справа и слева него. Измерения проводятся перпендикулярно центральной линии транспортного средства.
  • Длина ТС – расстояние от наиболее выразительно выступающей точки на заднем бампере до такой же точки на переднем бампере.
  • Высота ТС – высота от дороги до крыши транспортного средства (самой высокой его части).


По габаритам автомобили делятся на несколько групп:

Полноразмерный автомобиль. Рассчитан на перевозку 4-х-5-ти взрослых людей. Большинство полноразмерных легковых авто – четырёхдверные, полноприводные или заднеприводные.

Автомобили среднего размера. Ориентированы на транспортировку 3-4-х человек. На машины этого типа установлены небольшие двигатели, за счет этого наблюдается существенная экономия топлива. 

Компактные и мини-компактные автомобили. Большинство из них – переднеприводные. За счёт малого веса, и небольшого аэродинамического сопротивления именно у них отличная топливная экономичность.



Аэродинамические характеристики

Говоря о габаритах, мы уже затронули аэродинамические характеристики. Остановимся на них подробнее. Ведь именно аэродинамическое сопротивление – одна из ключевых проблем, с которой связаны и скорость, и экономия топлива.

Производители кузовов активно заинтересованы в создании таких конструкций, у которых наименее выражено лобовое сопротивление воздушному потоку.

Кузовопроизводители стремятся к минимизации площади фронтальной проекции кузова. Чем меньше высота и ширина кузова, фронтальная проекция, тем лучше аэродинамические характеристики транспортного средства.

Многое зависит и от формы кузова. Аэродинамические характеристики выше у автомобилей с обтекаемым кузовом, низкой посадкой.

Для оценки аэродинамических характеристик кузова используется коэффициент лобового сопротивления. Он показывает отношение силы сопротивления воздуха во время движения транспортного средства к отношению к силе сопротивления движению цилиндра (наибольшее поперечное сечение транспортного средства при этом должно быть равным поперечному сечению цилиндра). Cd = 0,26 – это отличный показатель. Именно такой коэффициент лобового сопротивления – у инновационных спорткаров. Для минивена, пикапа же хороший показатель – Cd = 0,40.

Классификация автомобилей

Классификация автомобилей осуществляется по нескольким критериям:

  • Сегментам.
  • Типу кузова.

В основе классификации по сегментам – габаритные размеры.

Существует две вариации классификации: на 6 и 8 сегментов. В первом варианте сегменты сформированы на основании размеров. Во второй классификации также учитывается вместимость, стоимость автомобиля.

Классификация с 6-ю сегментами:

  1. A. Длина – до 3,6, ширина – до 1,6 м. 

  2. B. Длина – до 3,6…3, 9 и ширина 1,5…1,7 м. 

  3. C. Длина – до 3,9…4,4, ширина  –1,6…1,75 м.

  4. D. Длина – 4,4…4,8, ширина – 1,7…1,8 м.

  5. E. Длина – более 4,8 и ширина более 1,7 м.

  6. F. Длина более 5,0 и ширина более 1,82 м.  

Классификация с 8-ю сегментами:

  1. G. Первый спортивный.
  2. H. Второй спортивный (спортивные купе премиум-класса).
  3. J. Транспорт повышенной проходимости. 
  4. S. Спорткары – купе, кабриолеты.
  5. SUV-1. Небольшие внедорожники.
  6. Сегмент SUV-2. Вместительные внедорожники.
  7. Сегмент M. Минивэны, универсалы повышенной вместимости.
  8. Сегмент MPV. Субкомпактные автомобили с кузовом минивэн.

Классификация по типам кузовов

Седан (Sedan). Легковые автомобили, в которых багажное отделение структурно отделено от пассажирского салона. В задней стенке нет дверцы. Чаще всего седаны – четырёхдверные, но встречаются также двухдверные (тудоры, пример — Chevrolet Monte Carlo) и пятидверные модели. В США седаны часто называют Saloon, в Хорватии – Limuzina. Большинство седанов – хардтопы. У них нет центральных стоек, а на боковых стёклах отсутствуют наружные рамки.


Универсал (Family Cars) – это легковой автомобиль с прямой крышей. Легко узнаваем по закрытому двухобъёмному грузо-пассажирскому кузову. Задний свес у универсала – длиннее или такой же, как на седане. 


Хэтчбек – авто с покатой крышей и укороченным свесом кузова. Длина такого кузова достаточно небольшая, поэтому хэтчбек пользуется популярностью в городских условиях. Автоматически решается вопрос с разворотом на узких улицах, во время парковки.


Купе – автомобили с «укороченной» базой. Чаще всего – с двумя дверьми, и двумя «полноценными» местами в первом ряду комфортности. Второй ряд сидений или отсутствует или ограничен по комфортности. Купе – распространённый вариант кузовов у спорткаров.


Кабриолет (Convertible) – легковой автомобиль со складной крышей. К кузову примыкают не стандартные опускающиеся, а съемные боковые окна.


Внедорожники – это автомобили с несущим корпусом –на раме с полным приводом. Транспортные средства отличает высокий клиренс и пониженный ряд передач трансмиссии.  Функцию ведущих выполняют передние и задние колёса. 


Минивэны (Mini-Van) – семейные автомобили повышенной вместимости с высокой крышей, однообъёмным либо полуторообъёмным кузовом. В большинстве минивенов размещено три ряда кресел (чаще всего складные, съёмные). Характеризуются большой площадью остекления и хорошим обзором.

Информация, которая касается конструкции, устройства автомобиля, постоянно лавинообразно увеличивается. Мониторить информацию каждый день не вариант Тратится куча времени. Но представьте, что в вашем распоряжении есть библиотека, которая  без ваших усилий и регулярно — практически каждый день —  обновляется свежей информацией по автомобильным технологиям. И такая платформа есть, это cистема  дистанционного обучения ELECTUDE. Экономить время и получать актуальную информацию по транспортным технологиям легко!


Метод расчета общей устойчивости поворотной рамы

[1] Цзи Чен, Теория и проектирование устойчивости стальных конструкций, Electric Power Press, Китай (2009). (на китайском).

[2] Шаофань Чен, Руководство по расчету устойчивости стальных конструкций, Building Industry Press, Китай (2004 г.).(на китайском языке).

[3] Гэншу Тонг, Проектирование устойчивости рам на основе историй, Журнал Сианьского университета архитектуры и технологий: выпуск естественных наук, 297, 38 (2006). (на китайском языке).

[4] Геншу Тонг, Зуюан Ши, Прогресс в стальных строительных конструкциях, 1, 6 (2004). (на китайском языке).

[5] Геншу Тонг, Цзиньпэн Ван, Прогресс в стальных строительных конструкциях, 9, 6 (2004 г.) (на китайском языке).

[6] Чжиин Рао, Гэншу Тонг, Структура здания, 12, 32 (2002). (на китайском языке).

Эффективная длина и подходы условной нагрузки для оценки устойчивости рамы

Подготовлено Целевым комитетом по полезной длине Технического комитета по расчету коэффициента нагрузки и сопротивления Технического отдела Института строительной инженерии ASCE.

В этом отчете рассматриваются несколько современных методов оценки устойчивости колонн при проектировании стальных каркасных конструкций. Он дает представление о сильных сторонах, ограничениях и допущениях в отношении устойчивости колонн и рам, сделанных в Спецификации расчета коэффициента нагрузки и сопротивления для зданий из конструкционной стали (LRFD), второе издание (1993 г.), опубликованное Американским институтом стали. Строительство (AISC).

В этом отчете основное внимание уделяется трем методам расчета устойчивости. В двух подходах используются коэффициенты эффективной длины, которые подробно описаны в Комментарии к спецификациям AISC. Третий метод предполагает использование подхода условной нагрузки для расчета устойчивости (с использованием коэффициента эффективной длины, равного единице для всех колонн в раме). Несмотря на то, что подходы к условной нагрузке не упоминаются в спецификациях AISC, этот метод обычно используется в той или иной форме в рамках нескольких других стандартов проектирования в большей части остального мира.

Примеры иллюстрируют процедуры как для обычных, так и для необычных условий, встречающихся на практике.Этот документ применим как к нескрепленным, так и к раскрепленным рамам, имеющим полностью или частично защемленные соединения. Кроме того, несмотря на то, что большинство дискуссий в равной степени относятся как к расчету допустимого напряжения AISC, так и к практике LRFD, все обсуждения в этом отчете построены в контексте более актуальной спецификации LRFD. Практическое введение в этот материал осуществляется путем обсуждения допущений, преимуществ и недостатков каждого из методов и с помощью пошаговых примеров. Более подробные обсуждения и выводы дают представление о некоторых из более сложных вопросов, связанных с проектированием стабильности.

Неглубокая устойчивость и анализ чувствительности параметров грунтового откоса с защитой рамы от просачивания дождя

Возьмем уклон уплотненного грунтового полотна дороги в Южной Калифорнии 6 в качестве истории болезни. Согласно расследованию, большая площадь оползня произошла в Южной Калифорнии после проливных дождей, глубина оползня в основном составила 0.5–1,0 м, а максимальная глубина составила всего 1,2 м, что относилось к мелкому провалу. Высота откоса H  = 10 м, коэффициент уклона  = 1⁚1 и глубина инфильтрации z w  = 1,2 м выбраны для численного анализа устойчивости каркасно-укрепленной системы откосов. Физико-механические параметры грунта приведены в таблице 1.

Таблица 1 Свойства грунта и бетонного материала.

Каркасная конструкция изготовлена ​​из бетона С30, а ее размеры основаны на расчетной схеме, обычно используемой в машиностроении, а именно b  = 0. 3 м, ч = 0,3 м, л ч = 2 м, л V = 4 м и ч W = 1,4 м. При численном анализе просачивание не учитывается. Когда просачивание не учитывается, сила проницаемости Дж  = 0 в уравнениях. (7) и (8), а плавучий единичный вес γ ‘ заменяется насыщенным единичным весом γ sat . Тогда коэффициент запаса прочности пологой устойчивости откоса без защиты можно рассчитать как F с  = 1.079 на основе уравнения. (7). Между тем, коэффициент запаса устойчивости пологого откоса с защитой рамы может быть определен как F с  = 1,588 на основе уравнения. (8).

Численный анализ и проверка

Для численного расчета используется коммерческое программное обеспечение FLAC3D 5.00 на основе метода конечных разностей (FDM). В соответствии с историей случая и входным параметром, описанным выше, численная модель упрощается и устанавливается на основе симметрии, как показано на рис. 5 и 6. Чтобы избежать граничных эффектов, каркасная модель состоит из двух столбцов вертикальных каркасов. Общая ширина модели составляет 2( l h  + b), как показано на рис. 6. В численном расчете конструкция каркаса и грунт подчиняются упругому критерию и критерию Мора–Кулона, а граница раздела задается между каркас и почва. Входные параметры грунта и бетонного материала приведены в таблице 2. Определение межфазного коэффициента относится к Wu et al. 19 как: нормальная жесткость k n  = 1.11ГН/м 3 , жесткость на сдвиг к с  = 3,7 МН/м 3 для слоя 1; нормальная жесткость k n  = 2,5 ГН/м 3 , сдвиговая жесткость k с  = 11,5 МН/м 3 для слоя 2; межфазный угол трения и сцепление принимаются равными 0,8 от грунта. Фактически, сцепление, угол внутреннего трения и модуль грунта склона при инфильтрации осадков будут продолжать изменяться по мере увеличения насыщения мелководного грунта. Однако анализ в данной статье сосредоточен на исследовании влияния каркасной защитной конструкции на устойчивость откоса в наиболее неблагоприятном состоянии (когда маломощный грунт склона достигает насыщения), а геометрических параметров каркасной конструкции на устойчивость откоса. стабильность пологого склона и дозировка материала.

Рисунок 5

Численная модель, вид сверху.

Рисунок 6

Трехмерный вид численной модели.

Таблица 2 Свойства грунта и бетонного материала.

На рисунках 7 показан трехмерный контурный график максимального приращения деформации сдвига при обрушении откоса. Видно, что область максимального приращения деформации сдвига возникает в положении треугольного клина над поперечным каркасом и положении глубины z w в подошве мелкого грунта, что в основном соответствует режим разрушения, вызванный пассивным давлением грунта на рис.  4. Для проверки целесообразности аналитического метода рассчитывается запас прочности грунтового откоса.На рисунке 8 показано, что коэффициент запаса численной модели получается как F s  = 1,79 при использовании мутации смещения в качестве критерия нестабильности 20 , что немного выше, чем 1,59, рассчитанное аналитическим методом. В целом, предполагаемый вид отказа (рис. 4) и рассчитанный коэффициент безопасности хорошо согласуются с результатом численного анализа, что указывает на надежность аналитического метода, предложенного в этой статье.

Рисунок 7

Трехмерное изображение максимального приращения сдвига.

Рисунок 8

Связь между F s и δ 1 .

В то же время видно, что конструкция каркаса в целом устойчива и играет положительную роль в защите и усилении. На рисунках 9 и 10 показаны контурные графики нормального напряжения конструкции и напряжения, действующего на двутавровое сечение, когда пологий уклон нестабилен. Видно, что максимальное сжимающее напряжение каркасной конструкции составляет примерно 3.6 × 10 6 Па, а максимальное растягивающее напряжение составляет около 6,2 × 10 5 Па, что намного меньше прочности бетона С30 (прочность на сжатие: 30 МПа, прочность на растяжение: около 3 МПа). Можно сделать вывод, что каркасная конструкция безопасна и может служить эффективной мерой защиты и усиления.

Рис. 9

Контур нормального напряжения рамной конструкции (единица измерения: Па).

Рисунок 10

Контурная диаграмма напряжения, действующего на двутавровое сечение рамной конструкции (единица измерения: Па).

Влияние параметров конструкции на запас прочности по устойчивости пологого откоса

В практическом строительстве геометрические параметры рассчитывают на основе опыта 21 . Обычно расстояния в свету l v и l h устанавливаются в пределах от 2  до 4 м, а ширина каркасного сечения b и толщина h составляют 0,3–0,5 м 0,3–0,5 м 0,3–0,5 м 0,3–0,5 м 0,3–0,5 м Коэффициент безопасности F s при различных вертикальных зазорах l v можно получить с помощью уравнения(8), как показано на рис.  11. Видно, что коэффициент запаса нелинейно уменьшается по мере увеличения l v , и чем больше горизонтальный зазор l h , тем меньше коэффициент запаса. Другими словами, чем реже компоновка рамной конструкции, тем слабее защитный эффект.

.

На рис. 12 показана тенденция изменения коэффициента запаса прочности F s при закладной глубине h и ширине каркаса b .Видно, что запас прочности F s нелинейно возрастает с увеличением глубины заделки h , и чем больше ширина рамы b , тем выше коэффициент запаса. Получается, что увеличение размеров сечения каркаса способствует повышению устойчивости пологого откоса.

Рисунок 12

F s изменение с h (коэффициент уклона = 1,5, z w  = 1,2 м).

Анализ чувствительности параметров и оптимальная схема

На основании вышеприведенного анализа можно выделить четыре фактора, влияющих на неглубокую устойчивость грунтового откоса, укрепленного рамной защитной конструкцией, т. е.е., l v , l h , b и h . Для упрощения анализа взаимодействие между факторами не рассматривается. Согласно эмпирическому расчетному подходу просвет створки l v и l h составляет 2–4 м, а ширина сечения каркаса b и толщина h – 0,3–0,5 м 9, 10 . На данный момент значения каждого уровня фактора перечислены в таблице 3.

Таблица 3 Значения параметров структуры кадра.

Расчет включает четыре фактора и три уровня. Ортогональный стол L 9 (3 4 ) может быть выбран для расчета; то есть выполняется девять тестовых схем. При этом в качестве индекса осмотра рассмотрим коэффициент безопасности F s и количество бетона на единицу площади защиты V A , где V A выражается уравнением (13).Результаты расчета приведены в таблице 4.

$$V_{A} = \frac{{bh(l_{{\text{v}}} + l_{{\text{h}}} + b)} }{{{(}l_{{\text{v}}} {\text{ + b)(}}l_{{\text{h}}} {\text{+b)}}}}$$

(13)

Таблица 4 Ортогональные тестовые схемы и результаты.

По результатам расчета коэффициента запаса прочности, F s , и количества бетона на единицу площади защиты, V A , по таблице 4, включающей четыре условия с различными коэффициентами уклона и z w , уравнения.(12) и (13) можно провести диапазонный анализ статистических результатов, как указано в таблице 5. Можно видеть, что диапазон R , соответствующий заложенной глубине ч , является самым большим; то есть ч оказывает наиболее существенное влияние на пологую устойчивость откоса, а остальные л v , б и л ч по порядку. При этом ч также является наиболее чувствительным фактором к количеству бетона под блоком защиты, а остальные б , л v и л ч по порядку.

Таблица 5 Первичные и вторичные соотношения геометрических параметров.

Для практического проектирования откосов земляного полотна необходимо выполнение требования по коэффициенту запаса (не менее 1,15 по 22 ) и минимизация расхода материалов. На рисунке 13 показаны значения F s и V A при различных схемах испытаний, т. е. девяти схемах испытаний, перечисленных в таблице 3. Среди них схема 3 имеет самый высокий коэффициент безопасности, что является наиболее выгодным для стабильность.При этом схема 3 имеет наибольшее значение V A , на что уходит самое значительное количество строительных материалов.

Рисунок 13

F s и V A при разных схемах испытаний (коэффициент уклона = 1,5, z w  = 1,2 м).

Чтобы сбалансировать взаимосвязь между коэффициентом запаса прочности и конструкционными материалами, функция FV устанавливается стандартизованным коэффициентом запаса прочности и конструкционными материалами отдельно как:

$$FV = F_{{{\text {se}}}} — V_{Ae}$$

(14)

где \(F_{{{\text{se}}}} = \frac{{F_{{\text{s}}} — F_{{{\text{s}}\min }} }}{ {F_{{{\text{s}}\max}} — F_{{{\text{s}}\min }} }}\) и \(V_{{{\text{Ae}}}} = \frac{V_{{\text{A}}} — V_{\text{A}_{\text{min}}}} {V_{\text{A}_{\text{max}}} — V_ {\text{A}_{\text{мин}} }}\).

Это видно из уравнения. (14) что FV является оценочной функцией оптимальной схемы. Когда его значение наибольшее, схема оптимальна. По этой причине результаты приведены в таблице 6. Между тем, результаты каждой схемы FV показаны на рис. 14. Видно, что схема 6, т.е. h , b , h ) = (3, 4, 0,3, 0,4 м), с наибольшим FV – оптимальное решение, а схема 7 с минимальным FV – наихудшее решение.

Таблица 6 Расчет FV. Рисунок 14

Сравнение FV по разным схемам.

(PDF) Точность расчетов устойчивости колонн в нераскрепленных рамах и влияние колонн с коэффициентами эффективной длины меньше единицы

по уравнениям 6d и 7b. Кроме того, суммирование нагрузок на изгиб

колонн, рассчитанных с использованием этих коэффициентов эффективной длины

(т. е. прочности на изгиб этажа), имеет соответствующую

неточность по сравнению с собственным значением

первого режима, полученным из анализа потери устойчивости. Таким образом, следует подчеркнуть, что для любого из подходов к расчету

эффективной длины, представленных в уравнениях с 1 по 9,

ошибки этих коэффициентов эффективной длины не зависят от того,

какой из столбцов в истории иметь эффективный коэффициент длины

меньше единицы. На самом деле, гарантируя, как минимум

, что эффективная длина колонны не может быть ниже

эффективной длины раскосов, коэффициенты эффективной длины, которые на

меньше единицы, имеют равную или большую точность, чем

коэффициенты эффективной длины. которые больше единицы в истории

.Следовательно, если инженер считает, что KRi

L и/или KKi

n

подходят для использования, когда их значения больше единицы,

эти К-факторы также могут считаться подходящими для использования, когда их значения

меньше одного.

Kβi и его производные (включая KKi

n) имеют меньшую

точность, чем K∆i и его производные, из-за определенных

допущений относительно однородного характера формы потери устойчивости

рамы, которые сделаны в формулировке Kβi

(Ле Мессурье, 1977). Форма потери устойчивости является сложной для колонны

, которая участвует в поперечном сопротивлении рамы,

, но коэффициент К которой меньше единицы. В этих случаях режим потери устойчивости колонны

является, по существу, локальным режимом потери устойчивости

, но это происходит в то время, как

выпучивание в боковом режиме. Использование результатов анализа первого порядка для вычисления ∆oh для расчета K∆i не является

надежным или «точным» средством фиксации этого поведения, но в целом позволяет учесть нюансы влияния истории. поведение

должно быть включено в расчет К-фактора, точно так же, как они

предназначены для более «точного» анализа потери устойчивости собственных значений (см.

(Хаджар 1992, Хаджар 1994) для дальнейшего обсуждения использование структурного анализа первого порядка

).Кроме того, поскольку значение CLi принимается для

всех столбцов статьи, KRi

L имеет явное преимущество, поскольку

не требует выполнения самой утомительной части номограммы

расчет эффективной длины:

вычисление относительной жесткости балки по отношению к колонне для использования в

уравнениях 5a и 5b (см. (Lui 1992) связанный, альтернативный

подход к расчету эффективной длины). Обратите внимание, что

модифицированные G-факторы требуют выполнения латерального анализа первого порядка

в дополнение к вычислению относительных

жесткостей, что делает их использование весьма неэффективным.Основной недостаток использования K∆i или KRi

L вместо

Kβi или KKi

n заключается в том, что неупругие коэффициенты эффективной длины, как

формулируется в настоящее время (Yura 1971), могут быть включены только

в сочетании с коэффициентами G уравнения 5 или через

использование модуля касательной по столбцу в анализе.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы выражают признательность за обсуждения, которые они

провели по этим вопросам с г-номУильям Дж. Ле Мессурье,

Профессор Вай-Фах Чен и г-н Уильям Ф. Бейкер. Любые

мнения, выраженные здесь, принадлежат только авторам и

не обязательно отражают взгляды их коллег.

ССЫЛКИ

Abdelrazaq, A., Baker, WF, Hajjar, JF, and Sinn, RC,

«Соображения о продольном изгибе колонн в высотных зданиях

с мегараспорками», Proceedings of the Structural Stability

3

3

Ежегодная техническая сессия Совета, Милуоки,

, Висконсин, 6-7 апреля 1993 г., Совет по исследованиям структурной стабильности

, Вифлеем, Пенсильвания, 1993 г.

Американский институт стальных конструкций, нагрузки и

Спецификация расчета коэффициента сопротивления для конструкционной стали

Buildings, Chicago, 1993. Member Behavior,

Proceedings of the American Society of Civil Engineers

Structures Congress 87, Ellifritt, DS (ed.), Orlando, FL,

17–20 августа 1987 г., Нью-Йорк, 1987 г., с.534-554.

Бейкер, В. Ф., «Практические проблемы проектирования неупругих сталей»,

ASCE, Труды Американского гражданского общества

Конгресс инженеров по конструкциям 91, Уильямсон, Т. Г. (ред. ),

Индианаполис, Индиана, 29 апреля. 1 мая 1991 г., Нью-Йорк, 1991,

, стр. 572-575.

Бридж, Р. К. и Трахир, Н. С., «Влияние поступательного ограничения

на коробление рамы», Гражданское строительство

Труды Института инженеров, Австралия, 1977,

стр.176-183.

Бридж, Р. К. и Фрейзер, Д. Дж., «Улучшенный метод G-фактора

для оценки эффективной длины колонн», ASCE,

Journal of Structural Engineering, Vol. 113, № 6, июнь,

1987. стр. 1341-1356.

Хаджар, Дж. Ф. и Уайт, Д. В., «О необходимости концепции эффективной длины

в LRFD», ASCE, Труды

Американского общества инженеров-строителей

Конгресс 92, Морган, Дж. (изд. ), Сан-Антонио, Техас, 13 апреля —

15, 1992 г., ASCE, Нью-Йорк, 1992 г., стр.334-337.

Хаджар, Дж. Ф., Уайт, Д. У., Кларк, М. Дж., Бридж, Р. К., Луи,

Э. М., Шейх, Т. М., и Леон, Р. Т., «Эффективная длина и

Эквивалентные несовершенства подходы к оценке рамы

Стабильность: последствия для коэффициента нагрузки и сопротивления

Design», отчет Американскому обществу инженеров-строителей

Технический комитет по коэффициенту нагрузки и сопротивления

Design, в процессе подготовки (должен быть представлен в 1995 г. ), 1994 г.

Hajjar, J.Ф. и Скуарзини М.Дж., Оценка

методов прогнозирования производительности колонки в LRFD, в подготовке

, 1994a.

LeMessurier, WJ, «Практический метод анализа второго порядка

. Часть I: Системы с шарнирным соединением», AISC, Engineering

Journal, Vol. 13, № 4, 4 кв., 1976, стр. 89-96.

LeMessurier, WJ, «Практический метод анализа второго порядка

. Часть 2: Жесткие рамы», AISC, Engineering

Journal, Vol.14, № 2, 2-й квартал, 1977, стр. 49-67.

LeMessurier, W.J., личное сообщение, 1991.

96 ИНЖЕНЕРНЫЙ ЖУРНАЛ / АМЕРИКАНСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Практический взгляд на анализ рам, устойчивость и наклонные колонны

  • Участник

    БЕСПЛАТНО
  • Не член

    10 долларов. 00

Гешвинднер, Луис Ф. (2002). «Практический взгляд на анализ рам, устойчивость и наклонные колонны», Engineering Journal , Американский институт стальных конструкций, Vol. 39, с.167-181.

Анализ и проектирование нераскрепленных моментных рам является довольно регулярным занятием в практике проектирования конструкций, однако это может быть сложной задачей проектирования конструкций. Доступны многочисленные методологии анализа, и многие коммерческие программные пакеты, используемые на практике, обеспечивают различные подходы к проблеме. В этой статье представлено краткое обсуждение всего спектра подходов, которые могут быть использованы для проведения структурного анализа. Упругое изгибающее усилие рамы можно определить с помощью анализа собственных значений, который предсказывает поведение системы изгиба. Эта нагрузка потери устойчивости представляет собой нагрузку, которую Kfactor пытается предсказать для отдельных колонн. Хотя К-фактор был спорным вопросом с момента его первоначального включения в спецификацию AISC, он остается полезным инструментом для прогнозирования производительности колонны. Возможно, наиболее неприятным аспектом, связанным с использованием К-фактора, было игнорирование допущений, включенных в разработку наиболее распространенных уравнений предикторов.Нераскрепленные моментные рамы, которые не соответствуют ограничительным предположениям, позволяющим использовать номограмму, создают интересные проблемы для инженера-строителя. Такие факторы, как наклонные колонны, колонны, поддерживающие меньшую, чем их полную мощность, и неупругое поведение, должны учитываться в любой конструкции.

  • Опубликовано: 2002 г. , 4 квартал

Автор(ы)

Луи Ф.Гешвинднер

Основы длины изгиба — Enterfea

Готовлю материалы для очередного тренинга по устойчивости и прикинул, что ничего не писал про устойчивость рамы в блоге! Давно пора, поэтому я решил сделать небольшой обзор методов расчета длины потери устойчивости в каркасной системе.

Длина застежки – нужна ли она мне?

Начнем с очевидного: длина изгиба необходима для обеспечения устойчивости стальных элементов. Это утверждение было точным в течение многих лет, теперь оно должно звучать примерно так:

.

Можно использовать длину изгиба элементов, чтобы придать им устойчивость.

Почему изменение? Еврокод фактически ввел несколько различных методов проектирования, и некоторые из них не включают определение длины потери устойчивости.Вы либо рассчитываете множитель критической упругой нагрузки и пластическую способность. Благодаря им вы можете рассчитать гибкость, не устанавливая длину изгиба. Конечно, вы также можете использовать наборы несовершенств и нелинейный подход к проектированию, но это иногда требует очень много времени.

В этом посте я предполагаю, что вы хотите рассчитать что-то более «классическим» способом. Таким образом, определение длины изгиба — это путь! Обратите внимание, что большинство программных решений по-прежнему используют «классический» подход к проектированию — это не означает, что вам нужно выполнять расчеты вручную!

Коэффициент длины потери устойчивости

Я думаю, вы помните из первого курса статического проектирования, что существуют некоторые «типичные» длины потери устойчивости. Ценность, которую все запомнили и теперь с удовольствием используют.

Честно говоря, мне они не очень нравятся, в основном потому, что их использование может привести к проблемам, как я покажу вам в этом посте. Но я хочу показать их здесь, просто чтобы у вас была ссылка.

Все это сводится к «коэффициенту потери устойчивости», который следует умножить на длину колонны. Этот коэффициент зависит от опор/граничных условий в конце колонны. В основном это выглядит так:

К сожалению, легко забыть, что это работает в нераскачивающихся системах.Это означает, что если верхний конец может двигаться в горизонтальном направлении, то результаты уже не будут идеальными!

Какая длина изгиба на самом деле?

Это очень хороший вопрос. Почему-то во всех учебниках длина потери устойчивости дается как длина элемента, умноженная на коэффициент длины потери устойчивости. Это, конечно, правильно, но если подумать, то каждое расстояние — это определенная длина и правильный коэффициент… не так ли?

Это приближает нас к истине:

Длина деформации — это длина полусинусоиды, в которую деформируется элемент при деформации.

Имея это в виду, давайте еще раз взглянем на «классические» значения:

Это кажется тривиальной вещью, не так ли? Я имею в виду, что технически это тот же результат. Однако здесь есть разница во взглядах. Представьте себе систему, в которой на колонне стоит очень высокая тонкая балка, а в перпендикулярном направлении присутствуют только маленькие балки. Это будет выглядеть так:

Если бы мы подумали о коэффициентах для потери устойчивости, мы, скорее всего, предположили бы, что длина колонны L должна быть до «большой» оси балки и что коэффициент равен 1.0 (поскольку это шарнирное соединение). Но в таких ситуациях этого не происходит. Если вы на секунду подумаете, как будет деформироваться колонна, будет легко понять, что она имеет 2 разные длины потери устойчивости, в зависимости от плоскости потери устойчивости.

В плоскости «большой балки» колонна будет образовывать дугу, начинающуюся под нижней полкой, а в перпендикулярном направлении дуга будет более длинной, достигая «меньших» балок. Наконец, это будет выглядеть так:

Боюсь, такие ситуации трудно описать «коэффициентным» способом.Конечно, если вы знаете длину потери устойчивости, вы можете легко получить из нее коэффициент… но как узнать, что такое коэффициент, не делая этого?

Поделитесь этим постом с друзьями!

Зачем тебе это?

Я почти уверен, что куда ни глянь, длина коробления всегда объясняется коэффициентами. Вот как люди учат инженерии, я думаю. Конечно, должны быть исключения, но в целом это выглядит так.

Когда видишь только так, легко сделать роковые ошибки.Лучший пример такой ошибки — скромная стальная рама:

.

Студенты в первую очередь думают, что «жесткий шарнир = 0,7». Конечно, это совершенно не так! На самом деле все гораздо хуже! Реальность такова, что такая рама деформируется таким образом:

Если деформация колонны похожа на консольную, это не случайность 🙂

Приведенный выше пример очень прост, и если мы поиграем с расположением шарниров и жестких соединений в этой раме, это может стать намного сложнее. Но я вернусь к этому в другом посте!

Но я не знаю, как деформируется моя конструкция!

Я согласен, что знание того, как вещи будут деформироваться при изгибе, — хороший трюк. Но это не так просто, особенно в более сложной системе (в которой более 3 лучей…). Вот почему линейный анализ бифуркаций (LBA) становится все более популярным при проектировании металлоконструкций. Это алгоритм FEA, который просто показывает, как будет выглядеть конструкция после разрушения из-за потери устойчивости.

Не только это, но и помогает вам получить от него критическую силу. Это означает, что вам не нужно измерять форму конструкции с помощью линейки на экране… но я признаю, что делал это несколько раз 😀

Если вы заинтересованы в изучении FEA, обязательно посмотрите мой бесплатный курс FEA под этим постом:

Последние несколько слов

Стабильность — замечательная вещь! Сначала это немного пугает, я согласен, но со временем становится легче. Если вас интересуют подобные темы, дайте мне знать.Я постараюсь включить больше из них в будущем.

Кроме того, поскольку я запускаю колонку вопросов и ответов в блоге, обязательно присылайте мне любые вопросы, которые у вас могут возникнуть, по адресу [email protected]. Вы также можете оставить их в комментариях ниже!

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте Февраль 2022 г. Выполняется публикация…

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) из различных технических и научных дисциплин

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) из различных технических и научных дисциплин

Отправить сейчас. .

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) из различных технических и научных дисциплин

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) из различных технических и научных дисциплин

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) из различных технических и научных дисциплин

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.