Достаточно распространенная проблема возникает при расчете балок во время подбора сечения, когда программный комплекс SCAD показывает то, что элемент не проходит по критерию «Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости», хотя, по идее он проходить должен.
Как известно, балочный элемент должен работать на изгиб. Но в реальных конструкциях балки могут возникать сжимающие продольные усилия. Учитывая существенный момент в пролете, эти усилия могут какого-либо принципиального влияния на сечение не оказывать при текущем напряженном состоянии. Однако, при шарнирном опирании балок, момент в узле становится равным нулю. Это соответствует то, что в этом месте сечение работает как центрально сжатое, поэтому в программе SCAD стержень начинает проверяться именно на этот тип воздействия.
Особенность расчета центрально и внецентренно сжатых элементов заключается в том, что ребра жесткости никакого влияния на местную устойчивость стенки не оказывают. В этом легко убедиться, посмотрев формулы СП 16.13330.2017. Это явление связано с тем, что те формулы настроены так что, местная устойчивость увязана с общей устойчивостью центрально и внецентренно сжатых элементов. Соответственно по этой причине возникает ряд проблем.
В качестве примера, можно рассмотреть расчетную схему опорной рамы для башен связи на пригрузах. В ней есть 4 опорных зоны, состоящих из продольных двутавров и поперечных швеллеров. По верхней грани двутавров лежат несущие балки, воспринимающие усилия от башни (рис. 1).
Может возникнуть ситуация, что балка в принципе проходит, но где-то на ее конце возникает ситуация, при которой часть балки, а именно отдельная ее часть в виде стержня имеет коэффициент использования по пункту «Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости» больше единицы. Это наталкивает на выводы о том, что текущая балка требованиям норм не удовлетворяет (рис. 2).
В новой версии SCAD 21.1.9.5 была реализована новая возможность учитывания пунктов 7.3.5 и 9.4.6 СП 16.13330.2017 (рис. 3), чтобы исключить проблему с коэффициентом «Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости». Эти пункты предоставляют возможность выключения части стенки из работы для того, чтобы осуществлять проверку на устойчивость за счет расчетной уменьшенной площади сечения Аd (редуцированное сечение).
Чтобы новой функцией воспользоваться, необходимо в окне настроек групп конструктивных элементов для проверки сечений отключить галочку напротив строки «Работа сечения с неустойчивой стенкой не допускается» рис .4.
После принятия новых параметров и проведения вновь расчета, в окне просмотра результатов можем наблюдать, что проблема решилась, обозначив проблемные участки уже не красным, а зеленым цветом. Дополнительно в списке «Сталь. Факторы» появляется новый критерий, учитывающий закритическую работу элемента. Иными словами, устойчивость стенки не проверяется, а проверяется на устойчивость с учетом редуцированного сечения (рис. 5).
Согласно СП 16.13330.2017 при соблюдении условий п. 8.5.1 в некоторых подобных случаях при расчете балок не требуется проверка местной устойчивости. Так же не требуется такая проверка в прокатных профилях, так как их сечение разработано так, что быстрее иссякнет запас прочности, нежели произойдет потеря устойчивости. Разумеется, это оправдано для балок, работающих на изгиб.