Шаблон «Связи» — роль для связевых элементов каркаса: вертикальных связей между колоннами, горизонтальных связей покрытия, распорок, крестовых диагоналей. Связи работают на осевые усилия и почти никогда не подбираются по прочности: напряжения в них обычно далеки от расчетного сопротивления, а сечение диктует предельная гибкость по п. 10.4.1 СП 16.13330. Центральный параметр роли — пара предельных гибкостей λu для сжатых и растянутых элементов.
Работа элемента и нормативная база
Осевой характер работы определяет состав нормативных проверок: прочность по п. 7.1.1, формула (5) — N/(A·Ry·γc); устойчивость при центральном сжатии по п. 7.1.3, формула (7), с коэффициентом φ по формулам (8)/(9) и кривым устойчивости a/b/c; местная устойчивость стенки и полки по таблицам 9 и 10. Знак продольной силы делит нормирование гибкости (раздел 10.4 СП): сжатые связи ограничены таблицей 32, растянутые — таблицей 33. Для связей в таблице 32 предусмотрены две позиции: поз. 5 — элементы вертикальных связей между колоннами ниже подкрановых балок, λu = 210 − 60α; поз. 6 — прочие элементы связей, а также стержни, служащие для уменьшения расчетной длины сжатых стержней, и другие ненагруженные элементы, λu = 200. Здесь α = N/(φ·A·Ry·γc) принимается не менее 0.5, поэтому фактический предел по поз. 5 лежит в диапазоне 150–180. Для растянутых связей таблица 33 дает 400 при статических нагрузках и 300 при нагрузках от кранов групп 7К–8К и железнодорожных составов.
Касательные напряжения в шаблоне выключены — при осевых усилиях поперечная сила отсутствует; прогиб связям не нормируется, группа «Деформации» также выключена. Общая теория расчетных длин и коэффициента μ — в родительской статье о конструктивных элементах.
Состав проверок шаблона
| Группа проверок | Что проверяется | Пункт СП 16.13330 |
|---|---|---|
| Нормальные напряжения | Прочность при центральном сжатии/растяжении N/(A·Ry·γc) | п. 7.1.1, ф. (5) |
| Общая устойчивость | Устойчивость при центральном сжатии в обеих плоскостях, φ по кривым a/b/c | п. 7.1.3, ф. (7), (8)/(9) |
| Местная устойчивость | Условные гибкости стенки и свеса полки при центральном сжатии; шаг ребер жесткости | табл. 9, табл. 10; п. 7.3.3 |
| Гибкость | λ = lef/i ≤ λu: сжатые — табл. 32 (поз. 5/6), растянутые — табл. 33 | п. 10.4.1 |
«Касательные напряжения» и «Деформации» шаблон оставляет выключенными. Фактический состав выполняемых проверок решатель уточняет по усилиям: при N ≠ 0 и M = 0 связь считается центрально сжатой или растянутой по § 7 СП; полная матрица формул — в справке по проверкам.
Заполнение параметров
Вкладка «Общие»
Наименование — «Связи ВС1»; коэффициент условий работы γc для связей обычно остается равным 1, при необходимости значение выбирается из встроенной таблицы 1 СП 16.13330 — кнопка у поля. Класс напряженно-деформированного состояния — 1 НДС: расчет с учетом пластики для осевых связевых элементов не применяется. Шаблон «Связи» включает четыре группы проверок из таблицы выше; числовые параметры он не трогает — они остаются по умолчанию и настраиваются на вкладке «Проверки».
Вкладка «Проверки»
Ключевые поля — в группе «Гибкость». Предельная гибкость сжатых элементов задается в формате «a − b·α»: для элементов вертикальных связей между колоннами ниже подкрановых балок — 210 − 60α (поз. 5 таблицы 32), для прочих связей — 200 (поз. 6). Значение по умолчанию 200 − 0·α совпадает с поз. 6 — для большинства связевых элементов поле можно не менять. Предельная гибкость растянутых элементов вводится одним числом без кнопки таблицы: 400 по таблице 33 для статических нагрузок (значение по умолчанию), 300 — при крановых нагрузках групп 7К–8К. Коэффициенты приведения длины μy, μz назначаются по расстоянию между узлами крепления связи — как отношение фактической расчетной длины к длине стержня схемы. Шаг ребер жесткости в группе «Местная устойчивость» для прокатных профилей связей обычно 0 — ребра не заданы.
Пример назначения
В раме сквозного примера крестовые связи поставлены в левом пролете первого яруса: две диагонали 1→5 и 2→4. При вводе пересекающихся стержней построитель автоматически ставит узел в точке пересечения и делит каждую диагональ на два стержня — крест в схеме состоит из четырех стержней с общим центральным узлом. Роль «Связи ВС1» назначается всем четырем через коллапс «Конструктивные особенности» формы стержня; зеленая метка подтверждает назначение.
Разбор значений: γc = 1; предельная гибкость сжатых 200 − 0·α — вертикальные связи первого яруса без подкрановых балок относятся к поз. 6 таблицы 32; растянутых — 400 по таблице 33 (статические нагрузки). В плоскости рамы каждый стержень креста работает на длине от узла крепления до центрального узла — половине диагонали, μy = 1. Из плоскости расчетная длина зависит от того, признается ли взаимное раскрепление диагоналей в точке пересечения: в практике проектирования растянутая диагональ считается поддерживающей сжатую (аналогичный принцип для перекрестной решетки ферм закреплен в таблице 25 СП), тогда расчетная длина также равна половине диагонали и μz = 1; в запас можно принять полную диагональ — μz = 2 при стержне-половине.
Практические замечания
- Гибкость решает. Если связь проходит по прочности с большим запасом, но проваливает проверку λ ≤ λu, сечение меняется на профиль с большим радиусом инерции i, а не с большей площадью: уголок — на трубу или пару уголков, а не на более толстый уголок.
- Сжатый раскос креста. В крестовых связях сжатую диагональ часто исключают из работы — усилие несет растянутая; в программе такой подход моделируется вручную, сжатый раскос просто не вводится в схему. Альтернатива — считать обе диагонали с корректным учетом гибкости сжатой: оба раскоса получают усилия из линейного расчета, а состав проверок каждого решатель назначает по знаку N.
- Позиция таблицы 32 — не одна. Для связей ниже подкрановых балок действует более жесткая поз. 5; выбор строки в модале избавляет от подстановки значений вручную.
- Смежные роли. Стойкам фахверка — не шаблон «Связи», а «Фахверковая стойка» (они несут ветер и работают на сжатие с изгибом); элементам решетки ферм — «Обрешетка фермы» с расчетной длиной 0.8·l в плоскости. Нестандартный состав проверок — например, только прочность и гибкость для подвески — собирается через заготовку «Другое».
Общее устройство ролей, формы и таблицы шаблонов — в статье о конструктивных элементах; запуск нормативной оценки — полный расчет по СП 16.13330; формулы всех проверок с пунктами нормы — матрица проверок СП.