Вы можете активировать аддон Aluminum Design (Расчёт алюминия) на вкладке «Аддоны» окна «Базовые данные», при этом предпочтительный норматив задаётся на вкладке «Норматив I», как показано на изображениях 1 и 2.
Алюминиевые конструкции можно моделировать с использованием соответствующих материалов из базы данных материалов RFEM 6. Вы также можете определить материалы и добавить их в базу данных. Однако важно, чтобы данные, заданные в отношении материалов, а также сочетаний нагрузок и расчётных сочетаний, соответствовали концепции расчёта выбранного норматива. При проектировании по европейским нормативам следует учитывать следующие документы:
- Basis for Structural Design (Еврокод 0) — для получения частичных коэффициентов надежности для нагрузок и правил их сочетания
- Actions on Structures (Еврокод 1) — для учёта нагрузок, relevant для проектируемых конструкций и зданий
- Design of Aluminum Structures (Еврокод 9) — для применения правил расчёта алюминиевых конструкций
Сочетания нагрузок и расчётные сочетания в RFEM можно создавать автоматически, в соответствии с нормативом, или вручную. В любом случае нагрузки прикладываются с использованием стандартной процедуры приложения нагрузок в RFEM.
Свойства расчёта
После моделирования конструкции, приложения нагрузок и создания сочетаний нагрузок и расчётных сочетаний необходимо активировать свойства расчёта для стержня или набора стержней, подлежащих расчёту (изображение 3). Это позволит определить типы расчёта для расчёта алюминия, конфигурации расчёта и расчётные опоры, необходимые для процедуры расчёта. То же самое относится к стержням или наборам стержней, рассчитываемым через представителей.
Типы расчёта
Типы расчёта алюминия включают определение эффективных длин, локальных уменьшений сечения (учитываются только при расчёте на растяжение) и поперечных швов (изображение 4). Определение расчётных длин необходимо для определения критической нагрузки при потере устойчивости. После назначения расчётной длины интересующему объекту настройки и эффективные длины учитываются при расчёте на устойчивость. Далее, в рамках расчёта можно учитывать локальное ослабление поперечного сечения (например, отверстия под винты), связанное с объектом, путём назначения локального уменьшения поперечного сечения стержня в соответствующем окне. Кроме того, можно учитывать локальное снижение прочности в зоне термического влияния (HAZ), вызванное поперечными швами.
Конфигурации расчёта
Доступ к конфигурациям расчёта можно получить либо через окно «Редактирование стержня», либо через «Входные данные» таблицы Aluminum Design. Параметры внутри конфигурации расчёта применяются ко всем объектам, которым назначена данная конфигурация. Если объекту, подлежащему расчёту, не назначена конфигурация расчёта, для этого объекта не выполняются расчёты по предельному состоянию по несущей способности или по пригодности к эксплуатации.
Еврокоды предусматривают выполнение расчётов для двух предельных состояний: предельного состояния по несущей способности и предельного состояния по пригодности к эксплуатации. Первое относится к ситуации, когда проверяется безопасность конструкции с целью избежать обрушения и разрушения конструкции, тогда как второе относится к определённым требованиям для нормальной эксплуатации конструкций. Для алюминиевых конструкций это включает требования к прогибу и, в определённых обстоятельствах, к колебаниям. Из-за низкого модуля упругости алюминия это предельное состояние в целом является критической расчётной ситуацией для алюминиевых конструкций.
Конфигурация расчёта по несущей способности
Конфигурацию по несущей способности можно создать, задав различные параметры, влияющие на расчёт алюминия (изображение 5). Например, можно определить, выполняются ли проверки на устойчивость в дополнение к проверкам сечения, а также настроить дальнейшие связанные с этим параметры. Далее доступна опция «Предельные значения для особых случаев», позволяющая не учитывать в расчёте определённые внутренние силы, несущественные для несущей способности. Если не использовать эту опцию, отдельные расчёты могут быть заблокированы или может потребоваться применение менее выгодных формул взаимодействия.
В зависимости от выбранного норматива расчёта в конфигурации предельного состояния по несущей способности доступны другие опции, такие как активация упругого расчёта сечения, альтернативные значения форм-факторов и показателей степеней в формулах взаимодействия или дополнительные детальные настройки для расчёта локальной или сдвиговой потери устойчивости. Для норматива расчёта EN 1999 соответствующие коэффициенты согласно выбранному национальному приложению можно найти в «Стандартных параметрах» окна, но их также можно настроить пользовательским значением.
Конфигурация расчёта по пригодности к эксплуатации
Конфигурации по пригодности к эксплуатации можно создать в виде предельных прогибов, которые необходимо проверить в расчёте (изображение 6). Эти пределы связаны с опорной длиной стержня, которая определяется на основе расчётных опор, заданных на вкладке «Расчётные опоры и прогиб». Иными словами, окно «Расчётные опоры и прогиб», показанное на изображении 7, служит для задания граничных условий для расчёта алюминия по предельному состоянию по пригодности к эксплуатации.
Глобальные настройки
К глобальным настройкам расчёта алюминия можно перейти, нажав на значок «Глобальные настройки аддона», указанный на изображении 8. Они не зависят от нормы расчёта, но стандартные значения могут отличаться. При нажатии кнопки «Сброс к значениям по умолчанию» восстанавливаются настройки диалогового окна по умолчанию в соответствии с выбранной нормой расчёта.
Дополнительные опции для расчёта алюминия
RFEM 6 предлагает дополнительные опции, влияющие на расчёт алюминия. Например, можно назначать стержням другие типы (такие как эксцентриситеты стержней или шарниры стержней), как показано на изображении 9. Также можно учитывать поперечные рёбра жёсткости стержней для усиления участков стержней, подверженных потере устойчивости. Они используются, например, для высоких балок или точек приложения больших сосредоточенных нагрузок. Также можно определить поворотные опоры стержней для учёта опоры от кручения вокруг продольной оси стержня или набора стержней, обеспечиваемой такими элементами, как трапециевидный настил или прогоны. Поля сдвига стержней можно использовать для учёта боковой опоры, обеспечиваемой связями или трапециевидным настилом. Оба варианта учитываются внутренним решателем собственных значений при определении упругого критического момента или коэффициента критической нагрузки для потери устойчивости плоской формы изгиба.
Вычисление
Перед запуском расчёта важно проверить «Входные данные» аддона Aluminum Design. Например, настройки по умолчанию предполагают учёт всех расчётных ситуаций в расчёте. Однако можно деактивировать расчётную ситуацию для расчёта алюминия, сняв флажок «Подлежит расчёту»; таким образом, для этой расчётной ситуации проверки выполняться не будут.
Этот выбор синхронизирован с выбором аддона Aluminum Design в настройках расчётных ситуаций, как показано на изображении 10. Важно подчеркнуть, что нельзя рассчитывать отдельные случаи нагрузки, сочетания нагрузок или расчётные сочетания. Вместо этого необходимо назначить эти сочетания расчётной ситуации.
Аналогичным образом все типы объектов, присутствующие в модели, перечислены в таблице Aluminum Design (изображение 11). Установив флажок «Рассчитать все», все доступные объекты будут выбраны для расчёта. В качестве альтернативы можно вручную указать объекты, подлежащие расчёту/исключённые из расчёта, сняв флажок «Рассчитать все» и введя номера объектов или графически выбрав интересующие объекты.
Стержни с другим материалом (например, бетон или древесина) или неподходящим для расчёта алюминия сечением (например, толстостенное массивное сечение) автоматически распознаются и исключаются из расчёта. Кроме того, алюминиевые поверхности не учитываются в расчёте аддоном Aluminum Design; их можно оценить с помощью аддона «Расчёт напряжений-деформаций».
Запустить аддон Aluminum Design можно, нажав кнопку «Показать результаты» во входной таблице (изображение 11) или выбрав Aluminum Design в диалоговом окне «К расчёту». После запуска вычисления отображается ход вычисления, а также шаги вычисления и текущее течение расчёта.
Результаты
После завершения вычисления определяющие результаты и коэффициенты расчёта для стержней или наборов стержней доступны в таблице результатов. Результаты аддона Aluminum Design также можно отобразить графически на вкладке «Результаты» навигатора. Если при проверках возникают предупреждения или ошибки либо критерий проверки не выполнен, это отображается в «Обзоре» таблицы.
Помимо этих результатов, для стержней или наборов стержней могут отображаться проверки гибкости. Они основаны на сравнении гибкости при потере устойчивости при изгибе, вычисленной как отношение расчётной длины к радиусу инерции, с одной стороны, и предельных значений из «Глобальных настроек» — с другой.
Поскольку сопротивление потере устойчивости проверяется при расчёте на устойчивость, проверка гибкости не представляет собой собственно расчёт и не включена в таблицу результатов по умолчанию. Поэтому для отображения этих проверок необходимо активировать таблицы результатов гибкости в менеджере таблиц результатов, доступном через значок, указанный на изображении 12.
Детальные проверки расчёта для каждого типа проверки можно отобразить двойным щелчком по ним или с помощью значка «Детали проверки расчёта». Помимо формул, детальные результаты содержат ссылки на норматив, так что вы можете точно проследить проверки расчёта и подробно понять выполненные проверки.
Заключительные замечания
Аддон Aluminum Design в RFEM 6 позволяет рассчитывать алюминиевые стержни по предельным состояниям по несущей способности и по пригодности к эксплуатации согласно нормам EN 1999-1-1:2013-12 (Еврокод 9) Европейского союза и ADM 2020 США. Данные, заданные в отношении материалов, нагрузок, а также сочетаний нагрузок и расчётных сочетаний, должны соответствовать концепции расчёта выбранного норматива.
Соответствующие нагрузки можно приложить в соответствии со стандартной процедурой приложения нагрузок RFEM, при этом данные, необходимые для расчёта, можно определить, активировав «Свойства расчёта» интересующего стержня или набора стержней. После определения свойств расчёта можно выполнить расчёт, и результаты станут доступны как в табличной, так и в графической форме.
