Проверка несущей способности рамного узла металлоконструкций по типовой серии 2.440 с помощью IDEA StatiCa

Мельников Денис Андреевич , Дмитриева Татьяна Львовна

2020 / Том 10, номер 3(34) 2020 [ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО ]

Цель - изучение действительной работы жесткого рамного узла сопряжения ригеля с колонной на высокопрочных болтах по типовой серии 2.440-2 с использованием современных программных комплексов компонентного метода конечных элементов (КМКЭ). Особое внимание уделялось работе узловых элементов, а также их напряженно-деформированному состоянию. Основываясь на результатах статического расчета, по таблицам типовой серии подбирались сечения рассматриваемых элементов, а также компоненты узла (пластины, болты, швы и прочее). Далее при помощи компонентного метода конечных элементов (КМКЭ), заложенного в основу программного обеспечения IDEA StatiСa, был смоделирован узел со всеми компонентами и по заданным усилиям, а также выполнен расчет. На основании этого расчета по косвенным признакам была определена пригодность полученной модели узла к анализу и использованию для выявления несоответствий в серии и современных нормах. Используя напряжения в пластинах, усилия в болтах и сварке, а также несколько форм колебаний для оценки устойчивости компонентов, была дана оценка применимости рассматриваемого узла в данной конфигурации. В результате выяснилось, что узел не соответствует современным нормам в части конструктивных условий. Более того, серийные болты оказались перегружены почти на 38%, а некоторые сварные швы близки к предельному состоянию, что при использовании в реальных условиях может привести к большим потерям, включая человеческие жизни. Даны рекомендации по изменению конкретной конфигурации узла с целью предохранения его от разрушения любого характера, в том числе местной потери устойчивости.

Ключевые слова:

узлы металлоконструкций,компонентный метод конечных элементов (КМКЭ),IDEA StatiCa,типовые серии

Библиографический список:

1. Бароев Р.В. Расчет узлов стальных конструкций компонентным методом конечных элементов // CADmaster. 2019. № 3 (91). С. 95-101.
2. Wald F. Benchmark cases for advanced design of structural steel connections. Prague: Czech Technical University, 2020. 245 p.
3. Wald F., Sokol Z., Steenhouis M., Jaspart J.P. Component Method for Steel Column Bases // Heron. 2008. Vol. 53. Issue 1/2. P. 3-20.
4. Игнатьев А.В. Основные формулировки метода конечных элементов в задачах строительной механики. Часть 1 // Вестник МГСУ. 2014. №11. С. 37-57.
5. Катюшин В.В. Здания с каркасами из стальных рам переменного сечения (расчет, проектирование, строительство). М.: Стройиздат, 2005. 656 с.
6. Wald F., Kwasniewski L., Gödrichn L., Kurejková M. Validation and Verification Procedures for Connection Design in Steel Structures // 12th International Conference on Steel, Space and Composite Structures (28-30 May 2014, Praque, Czech Republic). 2014.
7. Landolfo R. Design of Steel Structures for Buildings in Seismic Areas. ECCS Eurocode Design Manual. John Wiley & Sons Limited, 2017.
8. Троицкий П.Н., Левитанский И.В. Исследование действительной работы сварного рамного узла крепления и рекомендации по его расчету. М.: ЦНИИпроектстальконструкция, 1977. 132 с.
9. Tartaglia R., D’Aniello M. Nonlinear performance of extended stiffened end-plate bolted beam-to-column joints subjected to column removal // The Open Civil Engineering Journal. 2017. Vol. 11. Issue Suppl-1. P. 369-383.
10. Gödrich L., Wald F., Kabeláč J., Kuříková M. Design finite element model of a bolted T-stub connection component // Journal of Constructional Steel Research. 2019. № 157. P. 198-206. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2019.02.031
11. Wald F. Column Bases. Prague: CTU Publ. House, 1995.
12. Wu Z., Zhang S., Jiang S. Simulation of tensile bolts in finite element modelling of semi-rigid beam-to-column connections // International Journal of Steel Structures. 20102. Vol. 12. № 3. P. 339-350.
13. Stratan A., Maris C., Dubina D., Neagu C. Experimental prequalification of bolted extended end plate beam to column connections with haunches. ce/papers. 2017. Vol. 1. № 2-3. P. 414-423. https://doi.org/10.1002/cepa.77
14. Jones S.L., Fry G.T., Engelhardt M.D. Experimental evaluation of cyclically loaded reduced beam section moment connections // Journal of Structural Engineering. 2002. Vol. 128. № 4. P. 441-451.
15. Kurejková M., Wald F., Kabeláč J. Design of slender compressed plates in structural steel joints by component based finite element method // SDSS 2019: International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures. Prague, 2019.

Файлы:

• статья (скачать | просмотреть) - скачано 99 раз