Балки и рамы с гибкими стенками не получили массового применения из-за возникновения «хлопунов». Этот серьезный недостаток удалось устранить в SIN-балках благодаря гофрированию тонких стенок. В настоящее время конструкции из SIN-балок широко используются на рынке России и СНГ. Тем не менее, в ряде случаев из-за конструктивных особенностей применение находят и комбинированные конструкции, в которых, например, ригели изготавливаются из двутавров с гофрированной стенкой, а стойки – из сварного двутаврового профиля переменного сечения со стенкой повышенной гибкости.
В отечественных нормативных документах отсутствуют указания по проектированию балок с гибкой стенкой при сложно-напряженном состоянии. Следует также отметить, что и в научной литературе этот вопрос мало исследован, особенно для балок переменного сечения, а также при наличии локальных напряжений (например, опорных реакций от прогонов). Тем не менее, для достижения конкурентоспособности проектных решений по сравнению с зарубежными аналогами приходится решать указанные вопросы.
Моделирование в закритической стадии работы конструкций, а именно за точкой потери устойчивости стенки балки, является достаточно сложной задачей, и немногие из современных промышленных программных комплексов, использующих метод конечных элементов, имеют реализованные в этой области универсальные алгоритмы. Специалистам ООО «ЛИРА Софт» удалось реализовать метод решения таких задач для стержневых и пластинчатых систем в отечественном комплексе ПК ЛИРА.
Инженерам Zeman совместно со специалистами Киевского национального университета строительства и архитектуры была предоставлена возможность первыми протестировать реализованные методы расчета конструкций с учетом геометрической нелинейности, в т.ч. и в закритической стадии работы балок. Реализованный алгоритм позволил найти условие наличия нового устойчивого состояния стенки балки после «хлопка» и рассчитать напряженно-деформированное состояние, после того как стенка балки потеряла устойчивость.
Для установления степени достоверности и надежности реализованных методов расчета нелинейных пластинчатых систем в закритической стадии работы были рассчитаны ряд моделей балок с гибкой стенкой, результаты экспериментальных исследований которых ранее были опубликованы проф. В.В. Бирюлевым. (Бирюлев В.В., Журавлев Н.А. Действительная работа отсеков тонкостенных металлических балок с варьируемой прочностью стенки //Изв. вузов. Сер. Стр-во и архитектура. – 1982. –№ 9. – С. 6–9.)
Ниже приведен один из примеров.
Рисунок 1. Результаты расчета конечно-элементной модели:
а–форма потери устойчивости; б–изополя приведенных напряжений
Доклад "Конечно-элементный расчет тонкостенных балок и рам в закритической стадии работы", в котором рассматривались общие принципы решения в ПК ЛИРА геометрически нелинейных задач в закритической стадии с помощью МКЭ, был представлен на научном Международном симпозиуме «Современные строительные конструкции из металла, дерева и пластмасс», проходившем на базе Одесской государственной академии строительства и архитектуры. С полным текстом доклада можно ознакомиться в Сборнике научных трудов «Современные строительные конструкции из металла и древесины».
Стальные ноу-хау вашей прибыльности!