Modeling of the deformation impact of the main structure framework on the stress and strain state of its individual parts

Abstract

Матеріали металевих конструкцій (сталі, алюмінієві сплави) відрізняються від інших матеріалів насамперед роботою під навантаженням, що максимально наближує розрахункову модель конструкції до її умов під час експлуатації. В розрахунках метали розглядаються як однорідні, ізотропні та суцільні матеріали, що дозволяє з достатньою точністю спрогнозувати їхню роботу на пружній та пластичній ділянках. Відповідно підвищується надійність роботи конструкції в цілому, що є суттєвим при проектуванні складних та нестандартних конструктивних форм. Для забезпечення безаварійної експлуатації будівельних конструкцій у цілому вводяться поняття граничний стан, довговічність і надійність. Надійність і довговічність забезпечуються одночасним виконанням вимог, що висуваються до вибраних матеріалів, обʼємно-планувальних та конструктивних рішень, до проектування та контролю якості робіт при виготовленні конструкцій та їх зведенні, методів розрахунку, а також дотриманням правил технічної експлуатації, нагляду і догляду за конструкціями. Тому важливо є оцінити вплив деформацій основного каркасу конструкції на напружено-деформований стан окремої її частини шляхом моделювання методом скінченних елементів. У роботі представлено розрахунок металевого каркасу сходової клітки під дією статичних навантажень, який виконано з використанням прикладного програмного пакета Dlubal RFEM. Адаптовано методику комп’ютерного моделювання для дослідження металевих конструкцій у даному програмному середовищі відповідно до будівельних норм. Розрахунок напружено-деформованого стану елементів сходової клітки виконували за двома варіантами. У першому випадку косоури піддавали впливу деформацій основного каркасу. Окрім навантаження на перекриття основного каркасу також враховували власну вагу конструкції та корисне навантаження на сходову клітку. У другому випадку сходову клітку розраховували як окрему систему, де вузли обпирання до основного каркасу замінювали шарнірними опорами, враховуючи лише власну вагу конструкції та корисне навантаження на сходову клітку. Оцінено вплив деформацій основного каркасу конструкції на напружено-деформований стан окремої її частини за допомогою програмного забезпечення. Встановлено, що при представленні результатів досліджень напружено-деформованого стану згинальний момент, перерізуюче зусилля та деформації були більшими при розрахунку сходової клітки з урахуванням дії основного каркасу.

The paper presents the calculation of the metal frame of the stairwell under the action of static loads, which was performed using the Dlubal RFEM application software package. The computer modeling technique for the study of metal structures in this software environment was adapted in accordance with building regulations. The general stress calculation in software for the finite element analysis was performed and the selected sections were checked in the RF-STEEL EC3 calculation module for two groups of limit states. Various options for calculating a stairwell made of a metal frame are analyzed. The influence of deformations of the main framework of the structure on the stress-strain state of its individual part was evaluated using software.