|
С.2 Застосування |
|
C.2 Use |
|
(1) При використанні методу скінченних елементів для розрахунку конструкцій необхідно звертати увагу на наступне: – моделювання конструктивного елементу і його граничних умов; – вибір відповідного програмного забезпечення і необхідної документації; – врахування недосконалостей; – моделювання властивостей матеріалу; – моделювання навантажень; – моделювання критеріїв для граничного стану; – використання часткових коефіцієнтів безпеки. |
|
(1) In using FEM for design special care should be taken to – the modelling of the structural component and its boundary conditions; – the choice of software and documentation; – the use of imperfections; – the modelling of material properties; – the modelling of loads; – the modelling of limit state criteria; – the partial factors to be applied. |
|
Примітка. У Національному додатку допускається встановлювати додаткові умови для застосування методу скінченних елементів при проектуванні. |
|
NOTE: The National Annex may define the conditions for the use of FEM analysis in design. |
|
С.3 Моделювання |
|
C.3 Modelling |
|
(1) Вибір методу скінченних елементів (плоска або об'ємна моделі) і об'єм сітки приймають залежно від необхідної точності результатів розрахунку. Для контролю відповідності розрахунку конструкції повинна виконуватися перевірка чутливості з послідовним уточненням початкових даних. |
|
(1) The choice of FE-models (shell models or volume models) and the size of mesh determine the accuracy of results. For validation sensitivity checks with successive refinement may be carried out. |
|
(2) Моделювання методом скінченних елементів може проводитися для: – цілого елементу конструкції; – підструктури як частини всієї конструкції. |
|
(2) The FE-modelling may be carried out either for: – the component as a whole or – a substructure as a part of the whole structure. |
|
Примітка. Прикладом елементу конструкції може бути стінка або нижня пластина нерозрізної коробчастої балки в зоні проміжних опор, де нижня пластина стиснута. Прикладом підструктури може бути секція нижньої пластини, що піддається дії двовісного напруження. |
|
NOTE: An example for a component could be the web and/or the bottom plate of continuous box girders in the region of an intermediate support where the bottom plate is in compression. An example for a substructure could be a subpanel of a bottom plate subject to biaxial stresses. |
|
(3) Граничні умови для опори, зовнішній вигляд конструкції і прикладені навантаження необхідно вибирати так, щоб результати відповідали дійсній роботі конструкції. |
|
(3) The boundary conditions for supports, interfaces and applied loads should be chosen such that results obtained are conservative. |
|
(4) Геометричні параметри повинні прийматися як номінальні. |
|
(4) Geometric properties should be taken as nominal. |
|
(5) Усі недосконалості підрозділяються по формі та протяжності, див. розділ С.5. |
|
(5) All imperfections should be based on the shapes and amplitudes as given in section C.5. |
|
(6) Властивості матеріалу вибирають з урахуванням С.6(2). |
|
(6) Material properties should conform to C.6(2). |
|
С.4 Вибір програми і документація |
|
C.4 Choice of software and documentation |
|
(1) Програма повинна відповідати завданню і бути надійною. |
|
(1) The software should be suitable for the task and be proven reliable. |
|
Примітка. Надійність програми може бути підтверджена за допомогою відповідних перевірочних випробувань. |
|
NOTE: Reliability can be proven by appropriate bench mark tests. |
|
(2) Розмір сітки, навантаження, граничні умови і інші дані, що вводяться, документують в супроводі до розрахунку з метою можливості їх відтворення третіми особами. |
|
(2) The mesh size, loading, boundary conditions and other input data as well as the output should be documented in a way that they can be reproduced by third parties. |
|
С.5 Врахування недосконалостей |
|
C.5 Use of imperfections |
|
(1) Недосконалість, що враховується при розрахунках методом скінченних елементів, повинна складатися як з геометричної, так і з структурної недосконалостей. |
|
(1) Where imperfections need to be included in the FE-model these imperfections should include both geometric and structural imperfections. |
|
(2) У разі неможливості врахувати в розрахунку точну геометричну і структурну недосконалість, допускається використання еквівалентної геометричної недосконалості. |
|
(2) Unless a more refined analysis of the geometric imperfections and the structural imperfections is carried out, equivalent geometric imperfections may be used. |
|
Примітка 1. Геометричну недосконалість допускається застосовувати у формі, що відповідає втраті стійкості пластини в критичній стадії з амплітудою згинів, наведеною в Національному додатку. Близько 80 % геометричних недосконалостей відносяться до заводських дефектів. Примітка 2. Структурна недосконалість, викликана залишковим напруженням в процесі виробництва при виготовленні конструкцій, може бути представлена у вигляді додаткового напруження з амплітудою згинів, рівною середнім (передбачуваним) розмірам. |
|
NOTE 1: Geometric imperfections may be based on the shape of the critical plate buckling modes with amplitudes given in the National Annex. 80 % of the geometric fabrication tolerances is recommended. NOTE 2: Structural imperfections in terms of residual stresses may be represented by a stress pattern from the fabrication process with amplitudes equivalent to the mean (expected) values. |
|
(3) Вказівки по врахуванню недосконалості в розрахунку необхідно застосовувати з метою досягнення найнижчої несучої здатності. |
|
(3) The direction of the applied imperfection should be such that the lowest resistance is obtained. |
|
(4) Для еквівалентної геометричної недосконалості допускається застосовувати таблицю С.2 і рис. С.1. |
|
(4) For applying equivalent geometric imperfections Table C.2 and Figure C.1 may be used. |
|
Таблиця |
С.2 – |
Еквівалентна геометрична недосконалість |
|
Table |
С.2 – |
Equivalent geometric imperfections |
|
Тип недосконалості Type of imperfection |
Елемент конструкції Component |
Форма Shape |
Величина Magnitude |
|
Глобальний Global |
Елемент конструкції довжиною Member with length |
Дуга Bow |
EN 1993-1-1, таблиця 5.1 see EN 1993-1-1, Table 5.1 |
|
Глобальний Global |
Поздовжній елемент жорсткості довжиною а Longitudinal stiffener with length a |
Дуга Bow |
min (a/400, b/400) |
|
Локальний Local |
Панель або секція з короткою стороною а або b Panel or subpanel with short span a or b |
Вид кривої випучування Buckling shape |
min (a/200, b/200) |
|
Локальний Local |
Елементи жорсткості або поясу, що піддаються згину Stiffener or flange subject to twist |
Дуга згину Bow twist |
1/50 |
|
Застосування типів недосконалостей Type of imperfection |
Елемент конструкції Component |
|
Глобальний елемент конструкції довжиною Global member with length |
|
|
Глобальний поздовжній елемент жорсткості довжиною Global longitudinal stiffener with length |
|
|
Локальна панель або секція Local panel or subpanel |
|
|
Локальний згин елементу жорсткості або поясу Local stiffener or flange subject to twist |
|
Рисунок |
С.1 – |
Моделювання еквівалентної геометричної недосконалості |
|
Figure |
С.1 – |
Modelling of equivalent geometric imperfections |
|
(5) При поєднанні недосконалостей повинна бути обрана основна недосконалість і супровідна недосконалість може мати значення, зменшені до 70 %. |
|
(5) In combining imperfections a leading imperfection should be chosen and the accompanying imperfections may have their values reduced to 70 %. |
|
|
Примітка 1. Будь-який тип недосконалості в таблиці С.2 може бути прийнятий як провідна недосконалість, а інші – як супровідні. Примітка 2. Еквівалентну геометричну недосконалість допускається замінювати відповідними фіктивними силами, діючими на елемент. |
|
NOTE 1: Any type of imperfection should be taken as the leading imperfection and the others may be taken as the accompanying imperfections. NOTE 2: Equivalent geometric imperfections may be substituted by the appropriate fictitious forces acting on the member. |
|
|
С.6 Властивості матеріалу |
|
C.6 Material properties |
|
|
(1) Властивості матеріалу застосовують з нормативними значеннями. |
|
(1) Material properties should be taken as characteristic values. |
|
|
(2) Залежно від необхідної точності і величини рівня напруження при розрахунку допускається застосовувати наступні передумови для властивостей матеріалу (рис. С.2): a) пружно-пластичні без напруження стадії самозміцнення (ідеальний пружно-пластичний матеріал); b) пружно-пластичні з номінальним кутом площадки стадії самозміцнення; c) пружно-пластичні з лінійним кутом напруження стадії самозміцнення; d) дійсна крива залежності напруження і деформації, визначена за результатами випробувань, дійсні значення визначаються за формулами: |
|
(2) Depending on the accuracy and the allowable strain required for the analysis the following assumptions for the material behaviour may be used, see Figure C.2: a) elastic-plastic without strain hardening; b) elastic-plastic with a nominal plateau slope; c) elastic-plastic with linear strain hardening; d) true stress-strain curve modified from the test results as follows: |
|
|
, |
(C.1) |
||
|
Модель Model |
|
|
|
З межею текучості With yielding plateau |
|
(або аналогічне менше значення) (or similarly small value) |
|
Із стадією самозміцнення With strain-hardening |
|
1 – дійсна крива напруження-деформація (true stress-strain curve); 2 – крива напруження-деформація за результатами випробувань (stress-strain curve from tests) |
|
Рисунок |
С.2 – |
Моделювання властивостей матеріалу |
|
Figure |
С.2 – |
Modelling of material behaviour |
|
Примітка. Для модуля пружності в пружній зоні визначальним є номінальне значення. |
|
NOTE: For the elastic modulus E the nominal value is relevant. |
|
С.7 Навантаження |
|
C.7 Loads |
|
(1) Навантаження, що використовуються, повинні містити основні часткові коефіцієнти безпеки і коефіцієнти поєднань навантажень. Для простоти розрахунків допускається використовувати єдиний коефіцієнт збільшення навантаження . |
|
(1) The loads applied to the structures should include relevant load factors and load combination factors. For simplicity a single load multiplier may be used. |
|
С.8 Критерії для граничного стану |
|
C.8 Limit state criteria |
|
(1) При розрахунку конструкцій за граничними станами повинні застосовуватися наступні критерії: 1) для конструкцій, чутливих до втрати стійкості – досягнення максимального навантаження; 2) для частин конструкцій, що піддаються впливу розтягуючого напруження – досягнення граничного значення напруження в найбільш навантаженому волокні. |
|
(1) The ultimate limit state criteria should be used as follows: 1. for structures susceptible to buckling: attainment of the maximum load. 2. for regions subjected to tensile stresses: attainment of a limiting value of the principal membrane strain. |
|
Примітка 1. У Національному додатку може спеціально обмежуватися рівень напруження в найбільш навантаженому волокні, наприклад на 5 % від рекомендованого значення. Примітка 2. Замість наведених вище критеріїв граничних станів допускається використовувати також інші критерії, такі як досягнення межі текучості або обмеження зони межі текучості. |
|
NOTE 1: The National Annex may specify the limiting of principal strain. A value of 5 % is recommended. NOTE 2: Other criteria may be used, e.g. attainment of the yielding criterion or limitation of the yielding zone. |
|
С.9 Часткові коефіцієнти безпеки |
|
C.9 Partial factors |
|
(1) Коефіцієнт збільшення навантаження при розрахунку конструкцій за граничними станами має бути досить обґрунтованим, щоб виконувалася вимога надійності конструкції. |
|
(1) The load magnification factor to the ultimate limit state should be sufficient to achieve the required reliability. |
|
(2) Необхідний коефіцієнт збільшення навантаження складається з двох коефіцієнтів: 1) – для врахування похибки моделі при моделюванні скінченних елементів , визначається за допомогою оцінки цих відповідних випробувань, див. додаток D EN 1990; 2) – для врахування неточностей моделювання навантаження і несучої здатності. Для допускається застосовувати – при значній втраті стабільності і – при прогнозі руйнування матеріалу. |
|
(2) The magnification factor should consist of two factors as follows: 1. to cover the model uncertainty of the FE-modelling used. It should be obtained from evaluations of test calibrations, see Annex D to EN 1990; 2. to cover the scatter of the loading and resistance models. It may be taken as if instability governs and if fracture governs. |
|
(3) Для повинна виконуватися умова: |
|
(3) It should be verified that: |
|
(C.2) |
||
|
Примітка. У Національному додатку наведені вказівки щодо і Рекомендується застосовувати числові значення і , наведені у відповідних таблицях EN 1993. |
|
NOTE: The National Annex may give information on and . The use of and as specified in the relevant parts of EN 1993 is recommended. |
