Моделирование составного сечения в конструкторе сечений

В практике расчётов и проектирования бывает необходимо применять в качестве сечений стержней сквозные сечения, состоящие из двух и более прокатных профилей. Библиотека жёсткостей ПК ЛИРА САПР предоставляет большой выбор составных сечений различной конфигурации. В случае, когда есть необходимость рассчитать нетиповое сквозное сечение, т.е. которого нет в библиотеке жёсткостей, следует использовать конструктор сечений на базе программы САПФИР. В рамках данной статьи рассмотрим алгоритм создания сквозного сечения в новом конструкторе сечений.

Алгоритм работы в конструкторе сечений

Исходные данные

В качестве исходных данных рассмотрим конструкцию консоли, на которую действуют сосредоточенные силы в трёх направлениях, а также крутящий момент. Материал консоли – сталь.

Расчётная модель тестовой консоли

В качестве типа жёсткости данной конструкции планируется применить составное сечение из прокатных профилей.

Диалоговое окно базы металлических сечений ЛИРА САПР. В списке присутствуют сквозные сечения.

Будем предполагать, что проектируемое сечение будет состоять из двух труб. Одна из них – круглая, диаметром 100 мм, вторая – замкнутый квадратный профиль 100х100 мм. Толщина стенок труб – 5 мм. Расстояние между осями профилей – 300 мм. Такой тип поперечного сечения отсутствует в библиотеке жёсткостей ЛИРА САПР, следовательно нужно применять конструктор сечений на базе ПК САПФИР.

Работа в конструкторе сечений

Жёсткость созданную в конструкторе сечений можно загрузить в окне библиотеки жёсткостей ЛИРА САПР на вкладке EF. Кнопка для запуска конструктора сечений находится на панели ленты Жёсткости и связи.

Кнопка для импорта сечения из конструктора сечений в библиотеке жёсткостей ЛИРА САПР. Кнопка запуска конструктора сечений на ленте.

В открывшемся окне конструктора сечений следует начертить проектируемое поперечное сечение стержня. Подробная инструкция о работе конструктора сечений находится в обучающем примере №26 из каталога C:\Program Files (x86)\LIRA SAPR\LIRA SAPR 201x\Manual\Rus.

Окно Конструктора сечений с изображением сквозного сечения из круглой и квадратной труб

При попытке выполнить расчёт сечения, программа выдаст сообщение об ошибке:

Это означает, что отдельные части сечения нужно соединить между собой. Каждая из частей изначально представляет собой блок. Для возможности редактирование блоки нужно разобрать.

Важно: если Вы создали отдельные части сечения при помощи инструментов для железобетонных и стальных сечений, то им по умолчанию будут присвоены разные материалы – бетон и сталь. Необходимо привести все материалы к одному. В рамках данного примера – это стальные конструкции

После разбиения блоков и приведения всех частей сечения к единому материалу следует создать соединитель – объект, который свяжет две отдельные части между собой. В качестве соединителя используем тонкий прямоугольный профиль 200х0.1 мм, соединяющий стенки профилей.

Совет. Не стоит в качестве соединителя моделировать планки соединительной решётки, т.к. их применение существенно исказит работу сечения при изгибе, из-за увеличенной изгибной жёсткости. Соединитель в виде тонкой пластины крайне незначительно повлияет на изгибную жёсткость, а при конструировании его следует заменить планками соединительной решётки.

После создания соединителя, следует выделить все объекты сечения, за исключением аннотаций, и на вкладке «Редактирование» нажать кнопку «Объединить контуры»

Затем следует выполнить расчёт сечения. В окне характеристик сечения обязательно должна присутствовать такая величина, как жёсткость на кручение.

Созданное сечение следует сохранить и импортировать в ЛИРА САПР.

После импорта, нестандартные сечения могут быть назначены элементам схемы.

Конструктивный расчет по нормам

Ввиду того, что данное сечение является нестандартным, то оно не может быть проверено в СТК-САПР. Сечение следует проверить на прочность и устойчивость и сконструировать согласно требованиям СП 16.13330.2017 отдельно.

Важно понимать, что соблюдение всех положений норм в этом случае контролирует сам пользователь: соотношение гибкостей ветви и колонны в целом

При проверке на прочность и устойчивость потребуется определить значение нормальных напряжений в сечении. Данная операция может быть выполнена автоматически при помощи средств ЛИРА САПР и КС-САПР. Для этого в ВИЗОРе следует отобразить таблицу усилий в стержне с назначенным сквозным сечением. В таблице нажать на кнопку «Передать в конструктор сечений»

Усилия будут переданы в конструктор сечений и отображены в специальной таблице

Визуализировать результаты можно при помощи кнопок на панели инструментов