Поэтапный анализ устойчивости рам переменного поперечного сечения в составе сооружения

1. Киев, Cеминар «SCAD Soft» , 10 октября 2007

Поэтапный анализ
устойчивости рам
переменного поперечного
сечения
в составе сооружения
Томас Шливинскас, UAB «IN RE»

2. Архитектура, общие виды

Многофункциональный
спортивно-развлекательный
центр в г. Варена, Литва

3. Архитектура, фасады

4. Архитектура, фасады

5. Конструкции, поперечный разрез

6. Конструкции, продольный разрез

7. Конструкции, свайные фундаменты

8. Расчётная схема, изометрия

Внешние размеры – 74 61 м;
Наибольший пролёт – 39 м;
Высота здания от нулевой альтитуды – 14,0 м;
Колличество деформационных блоков – 6 блоков.

9. Расчётная схема, деформационные блокои

10. Расчётная схема, виды

поперечный вид
продольный вид

11. Расчётная схема, стальная рама REM39

Пролёт рамы 39 метров.
Высота рамы 14 метров.

12. Расчётная схема, стальная рама REM39

13. Расчётная схема, стальная рама REM20

Пролёт рамы 20 метров.
Высота рамы 8 метров.

14. Расчётная схема, стальная рама REM20

15. Анализ: прочность и устойчивость

Для проверки на прочность и устойчивость системы с
нестандартными рамами использованы следующие этапы:
Линейный статический анализ
Предварительный анализ устойчивости системы
Анализ устойчивости рамы REM39
Анализ устойчивости рамы REM20
Заключительный анализ устойчивости системы
Анализ напряжений сплошностенчатых элементов
Проектирование стальных конструкций
Проектирование железобетона

16. Результаты, перемещения

17. Результаты, перемещения

18. Результаты, перемещения

19. Результаты, перемещения

20. Результаты, устойчивость рамы REM 39 (1)

Результаты, устойчивость рамы REM 39
Первая форма потери устойчивости большой средней рамы
(коэф. 1,43) -- искривляется внутренняя полка рамы
(1)

21. Результаты, устойчивость рамы REM 39 (1)

Наиопаснейшим местом конструкции является условное
соединение между стальной колонной и балкой.
Коэффициент нагрузки потери устойчивости равен 1,43.
Расчётная толщина фланцевых соединений заменяется на
теоретическую пластину, толщина которой 20 + 20 = 40 мм.
Рёбра жесткости (3 шт.), размещённые в зонах потери
устойчивости пластин (2-ая, 3-яя и 4-ая снизу колонны),
продлеваются по всей высоте профиля.
Потеря устойчивости может рассматриваться как местное
явление (влияние на линейный расчёт незначительное) и
поэтому исключение такого эффекта не потребует
особенных затрат металла.

22. Результаты, устойчивость рамы REM 39 (2)

Результаты, устойчивость рамы REM 39
Первая форма потери устойчивости большой средней рамы
(коэф. 1,86): около третьего отверстия колонны,
искривляется стенка и соответственно внутреняя полка
рамы и ребра жёсткости.
(2)

23. Результаты, устойчивость рамы REM 39 (2)

Результаты, устойчивость рамы REM 39
Самым опасным местом является стенка колонны около
третьего отверстия снизу. Коэффициент нагрузки потери
устойчивости равен 1,86.
Нужно усилить внутренний контур всех отверстий колоны
полосой. Предварительные размеры полосы: ширина 100
мм, толщена 10 мм.
Потеря устойчивости может рассматриваться как местное
явление (влияние на линейный расчёт незначительное) и
поэтому исключение не потребует особенных затрат
металла.
Значение устойчивости в сравнении со 2-ым расчётом
отличается на 3%
(2)

24. Результаты, устойчивость рамы REM 39 (9)

25. Результаты, устойчивость рамы REM 39 (9)

Результаты, устойчивость рамы REM 39
Первая форма потери устойчивости большой средней рамы
(коэф. 4,02): около пятого отверстия колонны,
искривляется стенка и соответственно внутреняя полка
рамы и ребра жёсткости.
Устойчивости достаточно.
(9)

26. Чертежи рамы REM 39

Стараясь оптимально использовать материалы и
унифицировать елементы, окончательно подбираем такие
параметры.

27. Результаты, устойчивость рамы REM 20 (1)

28. Результаты, устойчивость рамы REM 20 (1)

Результаты, устойчивость рамы REM 20
Первая форма потери устойчивости малой средней рамы
(коэф. 2,34): искривляется внутреняя полка рамы
(1)

29. Результаты, устойчивость рамы REM 20 (1)

30. Результаты, устойчивость рамы REM 20 (1)

Самым опасным местом является соединение между
стальной колонной и балкой. Коэффициент нагрузки потери
устойчивости равен 2,34.
Расчётная толщина фланцевых соединений заменяется на
теоретическую пластину, толщина которой 30 + 30 = 60 мм.
Рёбра жесткости (4 ед.) размещённые в зонах потери
устойчивости пластин (2-ая, 3-яя, 4-ая и 5-ая снизу
колонны) продлеваются по всей высоте профиля.
Нужно усилить внутренний контур всех отверстий колоны
полоской. Предварительные размеры полосы: ширина 100
мм, толщена 10 мм.
Потеря устойчивости может рассматриваться как местное
явление (влияние на линейный расчёт незначительное) и
поэтому исключение не потребует особенных затрат
металла.

31. Результаты, устойчивость рамы REM 20 (2)

32. Результаты, устойчивость рамы REM 20 (2)

Результаты, устойчивость рамы REM 20
Первая форма потери устойчивости малой средней рамы
(коэф. 3,99): около первого отверстия колонны
искривляется стенка.
Устойчивости достаточно.
(2)

33. Чертежи рамы REM 20

34. Результаты, устойчивость всей системы

35. Результаты, устойчивость системы

Коэффициент нагрузки потери устойчивости всей
системы равен 2,49.
Рама REM-39 коэффициент нагрузки потери
устойчивости равен 2,49.
Рама REM-20 коэффициент нагрузки потери
устойчивости равен 3,98.
Рама REM-39, около пятого отверстия колонны,
искривляется стенка и соответственно внутреняя полка
рамы и ребра жёсткости.
Потеря устойчивости может рассматриваться как
местное явление (влияние на линейный расчёт
незначительное).
Устойчивости достаточно.

36. Результаты, выводы

Рамы переменного cечения следует расчитывать по оригинальной
методике не рассматриваемой нормами проектирования.
Устойчивость и прочность отдельных элементов системы следует
расчитывать отдельно.
Длительность расчёта всей системы значительна, поэтому
предварительный анализ отдельных элементов удобнее выполнять
отдельно от общей задачи.
Scad soft позволяет расчитать задачу на устойчивость разных
уровней сложности конструкций.

37. Киев, Cеминар «SCAD Soft» , 10 октября 2007

Поэтапный анализ
устойчивости рам
переменного поперечного
сечения
в составе сооружения
Томас Шливинскас, UAB «IN RE»