Расчет прочности и устойчивости деревянных элементов по СНиП II-25-80


×
Основной расчет доступен по адресу:http://simpleCalculations.com/?t=WKsimpleWoodenBeam

Данный расчет позволяет выполнять проверки несущей способности, прочности и устойчивости, в соответствии с требованиями разделов 2, 3 и 4 СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» для элементов выполненных из цельной древесины постоянного поперечного сечения.

Расчет выполняется в два этапа. На первом этапе пользователю предлагается заполнить форму исходных данных, содержащую всю необходимую для проведения расчета информацию. На втором этапе выполняется собственно сам расчет и пользователю представляется его результат.

Далее поясним подробнее следующее:

Соответствие расчетной программы требованиям СНиП II-25-80

Всего расчетом выполняются следующие проверки, и состоит он из следующих разделов, активируемых в зависимости от типа характера внешнего загружения, список которых представим в виде следующей таблицы.

Таблица 1. Основные разделы расчета
№ п/пНаименование разделаОсновная расчетная формулаПункт СНиП
1Расчет центрально растянутых элементовп. 4.1
2Расчет центрально-сжатых элементов постоянного цельного сечения на прочностьп. 4.2
3Расчет центрально-сжатых элементов постоянного сечения на устойчивостьп. 4.2
4Расчет изгибаемых элементов на прочность по нормальным напряжениямп. 4.9
5Расчет изгибаемых элементов на прочность по скалываниюп. 4.10
6Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибеп. 4.12
7Расчет на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементовп. 4.14
8Расчет внецентренно-растянутых и растянуто-изгибаемых элементовпп. 4.16
9Расчет на прочность внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементовп. 4.17
10Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементовп. 4.18

Итого получается 10 основных расчетных разделов. Как Вы можете видеть из представленных выше данных, расчет выполняется для элементов постоянного поперечного сечения, сплошностенчатых, выполненных из цельной подготовленной древесины согласно требованиям ГОСТ и раздела 1 СНиП II-25-80. Система не производит расчеты для несплошностенчатых (сквозных) типов сечений, для элементов переменного сечения, а также не выполняется проверка на выносливость, и отсутствует расчет по второй группе предельных состояний, кроме этого программой не учитывается наличие ослаблений сечения. Все это необходимо учитывать при проведении расчетов на нашем сайте, а в необходимых случаях, выполнять самостоятельно в дополнение к полученным здесь результатам. Еще одной особенностью является то, что согласно методике определения несущей способности по СНиП не учитывается влияние воздействия крутящего момента, поэтому в этом также необходимо будет учитывать подобное влияние каким-то дополнительным расчетом.

Заполнение формы исходных данных

Форма исходных данных содержит следующие пять подразделов:

Нагрузка на элемент

В качестве нагрузки на элемент предусматривается задание значений внутренних усилий, определенных для рассматриваемого поперечного сечения по результатам статического расчета и некоторые другие параметры, предусмотренные нормативной документацией как элементы методики расчета по предельным состояниям.

Содержимое данного блока выглядит примерно так:

рис.1. Пример заполнения блока нагрузки на элемент при задании исходных данных

Данный блок имеет свою кнопку для быстрого получения справки по его заполению, поскольку положения, там изложенные крайне важны и с помощью этой справочной ссылки всегда могут быть восстановлены в памяти.

Кроме данных о значениях внутренних усилий в рассматриваемом сечении предусматривается возможность их корректировки на основании положений, изложенных в приложении 7* СНиП 2.01.07-85*, коэффициентом надежности по назначению, который в зависимости от степени ответственности здания может варьироваться в пределах 0,9 - 1,0; однако в нашей программе ограничением данного параметра принят диапазон 0,5 - 2,0 в экспериментальных целях. Скорректированные с учетом коэффициента надежности по назначению значения внутренних усилий вычисляются автоматически сразу после изменения одного из исходных значений.

Перечень величин, указанный во второй части данного блока связан с методикой расчета на устойчивость плоской формы деформирования по теории Тимошенко, изложенной в п. 4.14 и в примечаниях к п. 4.17 СНиП II-25-80. В частности, задаваемые в данном блоке величины используются для вычисления коэфиициента формы эпюры изгибающих моментов kФ, а также коэффициента ξ учитывающего дополнительный момент от продольной силы вследствии прогиба элемента. В тех случаях, когда для проведения оценки несущей способности рассматриваемого поперечного сечения не требует выполнения проверки устойчивости плоской формы деформирования, заполнение данной части блока не требуется, и программа автоматически заблокирует данные поля к изменению.

Геометрические характеристики сечения

Содержимое этого блока переменно, и зависит от выбираемого типа сечения, поскольку для каждого из них задаются несколько разные исходные параметры.

Все типы сечений с которыми позволяет работать программа разделены на два типа: произвольное сечение и параметрическое сечение. Для первого типа, для произвольно задаваемых сечений, в качестве исходных данных запрашиваются все основные геометрические характеристики поперечного сечения, такие как моменты инерции, положение центра тяжести, плюс некоторые дополнительные параметры для проведения отдельных проверок, такие как соотношение толщины стенки к ее высоте и т.п. Таким образом, пользователь имеет возможность задавать в расчет практически любое поперечное сечение, не привязываясь к стандартным профилям, единственное ограничение по сплошности и постоянности по длине все-же должно быть соблюдено, исходя из ограничений реализации расчетной методики СНиП.

рис.2. Пример организации блока геометрических характеристик для произвольного сечения

Данный метод позволяет полостью описать сечение для проведения его расчета по всем разделам, которые заложены в программу, однако требет задания довольно большого объема информации. Таблица расчетных точек сечения, подробнее о которых можно узнать здесь, автоматически формируется только для 9-ти точек, соответствующих положениям по краям сечения, с наибольшими +xmax, -xmax, +ymax, -ymax, а также на пересечении этих координат с координатными осями. В случае необходимости все геометрические характеристики для этих точек могут быть заданы вручную, также вручную придется полностью добавлять точки с какими-либо другими координатами.

Для сечений второго типа, параметрического, используется другой метод задания геометрических характеристик сечения на основе стандартизированных типов сечений, которые задаются только основными описывающими их геометрическими размерами, такими как высота, ширина или диаметр, если сечение круглое. Все необходимые геометрические характеристики, такие как моменты инерции, положение центра тяжести и т.п., вычисляются программой самостоятельно. Кроме этого программой выполняется графическое построение изображения получаемого поперечного сечения в задаваемых пользователем размерах, а также вычисление положения расчетных точек на контуре.

рис.3. Пример организации блока исходных геометрических характеристик для параметрически задаваемого сечения

В данном случае от пользователя требуется введение от одной до трех величин, на основаноо которых программа вычислит необходимые для проведения расчета геометрические хорактеристики. Предполагается, что пользователь может задать либо только диаметр, если его интересует расчет сечения круглой формы, либо только ширину и высоту, если рассчитывается прямоугольник, либо все три эти величины. В этом случае программе определяется поперечное сечение в какой-то форме, представленной на данном изображении примера. В случае, если пользователю необходимо исключить один или несколько параметров из числа задаваемых, то необходимо просто очистить содержимое соответствующего цифрового блока, тогда это даст сигнал программе переопределить соответствующим образом тип задаваемого сечения и вычислить недостающие величины самостоятельно.

Продолжает данный подраздел формы исходных данных блок расчетных точек сечения, подробнее о котором можно посмотреть здесь. Для данного типа сечения существует возможность выбора количества расчетных точек сечения, и все необходимые для проведения расчета геометрические характеристики в этих точках вычисляются программой автоматически, хотя и не исключается возможность ручного добавления.

Несмотря на то, что задаваемые геометрические размеры сечения могут быть любыми, не противоречащими только геометрической сплошности контура, программой предоставляется возможность выбора и профилей с размерами, предусмотренных сортаментом пилометриалов, причем геометрические характеристики, приводимые в перечне сортаметных сечений также вычисляются программой на основании их геометрических размеров, а не применяются по таблицам соответствующих ГОСТов. Такой подход позволил получать более точные значения этих характеристик, а также позволил в некоторых случаях весьма существенно расширить их перечень, по сравнению с табличными данными, приводимыми в ГОСТ.

рис.4. Пример формы выбора стандартного профиля по размерам сортамента с набором геометрических характеристик сечения

Выбор типа профиля производится в выпадающем меню с соответсвующим названием, расположенным в самом начале данного подраздела формы. При смене значения выпоняется полная перерисовка страницы.

Длины элемента

Следующим геометрическим параметром, уже общим для всех типов сечений является длина элемента, блок задания которой вместе с сопутствующими характеристиками реализован следующим образом:

рис.5. Пример заполнения блока длин элемента при задании исходных данных

Кроме собственной, физической длины элемента, задаваемой для удобства в миллиметрах, необходимо также задать коэффициенты расчетной длины, или так называемые коэффициенты формы потери устойчивости, зависящие от типа закрепления стержня в расчетной схеме, причем они принимеются условно разными в плоскостях потери устойчивости x-x и y-y, так как могут иметь дополнительные закрепления в одной из плоскостей, или разные жесткости узлов закрепления в зависимости от рассматриваемой плоскости. Данные коэффициенты рекомендуется определять согласно требованиям СНиП II-25-80.

Расстояние между опорными сечениями элемента и число закреплений растянутой кромки используются в расчетах на проверку устойчисвости плоской формы деформирования, выполняемой в соответствии с требованиями пп. 4.14 и 4.18 СНиП II-25-80. По-умолчанию предполагается наихудший вариант работы конструкции при котором отсутствуют промежуточные закрепления как сжатого так и растянутого поясов по всей длине l рассматриваемого элемента. При отсутствии изгибающей нагрузки и соответствующей этому случаю необходимости выполнения проверки устойчивости плоской формы деформирования, данная часть блока автоматически блокируется программой к заполнению, поскольку данные величины в таком случае не будут оказывать какого-либо влияния на насущую способность сечения, и как следствие, на результаты проведения расчета.

Предельная гибкость элемента ограничивается для стержней, испытывающих воздействие продольной силы, и несколько различается в зависисмотси от условий работы рассматриваемого элемента. Данная величина может быть либо константным значением, либо определяться путем вычисления, поэтому задается она через выпадающее меню, а определяется согласно требованиям таблицы 14 СНиП II-25-80.

Физические характеристики материала

В данном блоке предлагается возможность изменения следующих величин:

рис.6. Пример заполнения блока физических характеристик материала при задании исходных данных

Поскольку древесина является анизотропным материалом, т.е. физические свойства, в частности прочностные характеристики, этого материала сильно зависят от направления и типа воздействия, поэтому вводится несколько величин сопротивления соответствующих различным типам воздействий. Определяются они на основании табл. 3 СНиП II-25-80. Плотность для древесины - также величина сильно переменная зависящая от происхождения материала, поскольку деревесина разных пород деревьев существенно различается по структуре. Данный параметр определяется на основании требований приложения 3 СНиП II-25-80, и влияет в расчете только на определение собственного веса погонного метра - справочной величины приводящейся в левом нижнем углу схематического изображения профиля.

Расчетные коэффициенты

Это последный блок формы исходных данных, выглядящий следующим образом:

рис.7. Пример заполнения блока расчетных коэффицентов при задании исходных данных

В данном блоке задаются различные коэффициенты условий работы рассматриваемого элемента конструции, а также коэффициент, определяющий степень соотношения прочностных характеристик используемого в конструкции вида древесины к эталонным значениям, по которым составлена таблица 3 СНиП и заполнен блок физических характеристик. Данные расчетные коэффициенты определяются согласно требованиям, изложенным в пп. 3.1 и 3.2 СНиП II-25-80, и используются в расчете для корректировки значений расчетных сопротивлений, определяемых по таблице 3 СНиП и задаваемых в разделе физических характеристик.

Получаемый результат

После проведения расчета результат может быть представлен следующими тремя способами.

Сокращенный результат

Получение и обработка результатов по этому способу доступно через систему сокращенных расчетов, об особенностях работы которой подробно написано здесь.

Полный подробный отчет

В случае необходимости программа может составить текст полного отчета о проведенном расчете с подробным описанием всех проведенных вычислений и операций с возможностью интерактивной проверки арифметических вычислений. Подробнее о том, что представляет собой данная возможность и как с ней работать смотрите, пожалуйста, в этом разделе.

Подготовленный к печати документ формата docx

В соответствии с текстом полного отчета может быть получен и документ в формате docx. Подробнее об этой возможности можно почитать здесь

Основной расчет доступен по адресу:http://simpleCalculations.com/?t=WKsimpleWoodenBeam
Дата последнего изменения страницы: 19 февраля 2017 г. в 19:35
© 2012 - 2018