Конические сечения

Сегодня с нами снова дядя Lusifer: встречаем, читаем и говорим СПАСИБО.
Добрый день, расскажу немного о расчете и проверке сечений нестандартной поперечной формы.
Первый рассказ будет посвящен, так называемым коническим сечениям, реализовываемым из листового проката различной толщины, вообще надеюсь, что это будет цикл, ну это как получится.
Проверка и подбор элементов с подобным поперечным сечением, осуществим и в других расчетных комплексах, для его реализации в общем случае, «конструктивный элемент» приходится дробить на определенное количество стержневых элементов и каждому из них задавать свою форму поперечного сечения увеличивая/уменьшая необходимый параметр на определенное приращение (вводя жесткие вставки для более точного представления). Не буду вдаваться в подробности о шаге разбиения и точности полученных результатов, отдельная тема. Кроме того, существует возможность реализовать подобный тип сечения, моделируя элемент целиком из пластинчатых элементов необходимой толщины и жесткости, вводя ребра, отверстия и т.д. – данный способ используется для более детального исследования напряженного состояния элемента, расчеты на устойчивость, критическую силу.

Но как правило схема имеет двумерную ориентацию, не пространственную, например поперечная рама целиком или же вообще, отдельный элемент.

Перечисленные способы, вполне могут быть реализованы и средствами Robot, но все таки для более частного случая применения конусообразных сечений (пространственный каркас целиком) в Robot существует специальная функция.
В качестве примера буду использовать сечение в форме сварного двутавра с разной высотой стенки в начале и конце элемента (кроме того различной может быть ширина полки, и даже толщина самого листового проката, что правда уже мало вероятно).
Назначаем соответствующее сечение используя диалоговое окно Новое сечение, в нем, вкладка Конические.

Задаем в данном окне необходимые параметры сечения, добавляем их в диалоговое окно Сечения и оттуда уже присваиваем их стержневым элементам конструкции.

Будим считать, что необходимые граничные условия, параметры норм для стали, нагружения и комбинации уже заданы. Переходим в режим Проектирования из стали/алюминия, и в диалоговом окне Определения, перейдем на вкладку Группы. На данной вкладке сгруппируем соответствующим образом элементы нашей конструкции, для примера две балки и две стойки, я разбил на две группы, присвоив каждой группе определенное Имя, выбрав Список элементов включенных в группу и назначив им Материал.

Т.е. поступаем точно так же, как при проверке группы элементов с любым другим сечением из стали.
Но, например для группы Балки, нажимаем на кнопку расположенную справа от строки имени группы – Парам. сечения.
Открывается новое диалоговое окно - Параметрические сечения. В нем существует три вкладки, про две из них я и расскажу, они как раз относятся к переменным сечениям.

Обе первые вкладки позволяют настроить параметры для подбора переменного сечения. Данная опция доступна так же и для сечений из древесины (Еврокод 5).
Находимся на закладке Переменное сечение (dh).
Для определения нового типа сечения, необходимо нажать – Новое, в окне Определение сечения появится пустая строка, в которую вводим соответствующие параметры.

Что означают первые столбцы таблицы, ищите подсказку на картинке в поле Тип сечения (их кстати всего два типа).
dh – приращение изменения сечения, шаг с которым последовательно будут изменяться параметры переменного сечения.
hмакс – ограничение максимального размера сечения.
Таким образом программа автоматически формирует группу конических сечений, отталкиваясь от изначально введенных параметров высоты начала и конца стержня, шага приращения и максимально возможной высоты. Таких групп можно создавать несколько, каждый раз нажимая на кнопку Новое и заполняя соответствующие колонки. Для того, чтобы эти группы сечений использовались в результате проверки сечений их необходимо добавить в окно Сечения, включенные в расчет, используя кнопки расположенные под данным окном (Выбранные, Все или Удалить, Удалить все).

Используя параметры этой вкладки, программа по очереди подставляет все возможные сечения из группы конических сечений при подборе, не меняя наклон начального и конечного сечения.
Переключаемся на закладку Переменное сечение (авто).
Опять нажимаем Новое и в появившейся строке, вводим соответствующие параметры.

Как видим, столбец для указания высоты сечения только один. В этом варианте, изначально программой на основе экстремальных значений моментов по концам балки подбирается обычное сечение с постоянной высотой по всей длине балки, соответствующее по прочности полученным моментам. А уже затем переходит к процедуре проверки сечения по алгоритму конусообразного элемента увеличивая на величину приращения каждый конец балки, так чтобы он удовлетворял необходимым проверкам. Таким образом фиксированного наклона между началом и концом сечения не получится, высота по обоим концам стержня будет подобрана оптимальной.
Также добавляем необходимые строки в окно Сечения, включенные в расчет.

Введя соответствующие параметры и закрыв диалоговое окно Параметрические сечения, можно перейти к диалоговому окну Расчет. И используя параметры проверки, подбора и оптимизации получить соответствующий результат.

Например в моем примере, в результате оптимизации сечения балки, Robot предлагает мне заменить первоначально заданное мной сечение начала/конца – 60 и 90см, на 65 и 95см соответственно.
В следующий раз расскажу про третью вкладку диалогового окна Параметрические сечения – Составное. Ограничения реализации и особенностях задания параметров.