Инженеры-расчетчики, которые только начинают свою профессиональную деятельность, в ходе расчетов объектов неизбежно столкнутся с вопросом: что такое РСУ? В этой статье описано что это и зачем нужно.
Основные положения
РСУ (Расчетные Сочетания Усилий) требуется выполнять для определения тех самых сочетаний отдельно заданных нагружений, которые могут быть решающими и наиболее опасными. На основании таких комбинаций вычисляются внутренние силовые факторы для каждого рассчитываемого стержня или узла, по которому и будет назначена и проверена жесткость.
Механизмом работы определения РСУ является принцип суперпозиции, согласно которому программа SCAD автоматически осуществляет выборку невыгодных сочетаний усилий. Они создают в элементах расчетной схемы максимально упругие напряжения в характерных точках или площадках заранее назначенных конечных элементов.
Согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» п.5, выделяют несколько типов нагрузок, которые отличаются друг от друга, среди прочих, и продолжительностью воздействия на конструкцию, а именно:
- Постоянные;
- Длительные;
- Кратковременные;
- Особые.
Ради практического упрощения работы с типами нагрузок в рамках среды SCAD, реализованые дополнительные типы, в том числе крановые, неактивные (например, к ней относится статическая составляющая ветрового воздействия, так как является она частью динамического загружения ветра), специальные.
Стоит помнить, что такое РСУ определяется для каждого элемента расчетной схемы в отдельности, в частности даже для каждого сечения. При этом, найденный набор комбинаций может не совпадать для различных элементов. Таким образом, для системы в целом получаются сочетания нагружений, которые физически не действуют одновременно, поэтому нельзя построить, например, эпюру или изополя РСУ. Но, тем не менее, инструменты, которые реализованы в SCAD, позволяют построить огибающую моментов или нормальных сил, то есть какого-либо одного силового фактора.
Логические связи между загружениями
Одним из самых главных элементов исходных данных для расчетных сочетаний является назначение логических связей между загружениями. В рамках расчетных программ можно выделить несколько типов логических взаимодействий:
- Взаимоисключающие. Те загружения, которые не могут существовать в рамках одной комбинации, например, при расчете ветра с разных сторон обдува конструкции. Должно быть выделено только одно из них.
- Сопутствующие. Те загружения, которые не могут возникать без породивших их других нагрузок.
- Одновременно действующие. Те загружения, которые дополняют друг друга, такие как ветровой напор и отсос. Следует различать ситуации, когда нагрузки действуют по отдельности друг от друга.
Помимо вышеуказанных связей, предусмотрена так же знакопеременность заданных загружений. Таковыми являются практически все динамические нагрузки, в частности сейсмика и пульсация ветра.
Особые загружения, например сейсмика, согласно СП 14.13330.2018 п. 5.1, не должны действовать вместе с ветровыми нагрузками, то есть являются взаимоисключающими. Это можно пометить вручную в таблице РСУ или доверить программе, которая автоматически исключит их из совместного действия. По такому же принципу автоматическому исключения в SCAD реализовано одновременное воздействие статической и динамической ветровой нагрузки.
Коэффициенты РСУ
• столбец (1) — первое основное сочетание: для всех видов загружений, кроме особых, К=1 (для особых К=0).
• столбец (2) — второе основное сочетание: для постоянных К2= 1; длительно действующих К2=0,95; кратковременных, крановых и тормозных К2=0,9 особых К2=0.
• столбец (3) — особое сочетание: для постоянных К3=0,9; длительно действующих К3=0,8; кратковременных К3=0,5; крановых и тормозных К3=0; сейсмических К3=l; прочих динамических К3=0.
Выводы
Поняв, что такое РСУ, инженер-расчетчик может осуществлять подбор профилей или арматуры. Таким образом, правильно задав в расчетной схеме все загружения, действующие на проектируемый объект, определив их тип логические взаимосвязи, можно осуществить подбор каждого сечения элементов с проверкой на прочность.