46686 (Автоматизированное проектирование железобетонных конструкций стержневых систем), страница 2

– на расчетной схеме выделим элементы сечением 20x40 (все элементы) и нажимаем кнопку «Назначить ».

Для назначения нагрузок в меню НАГРУЗКА рядом с другими командами находятся команда изменения номера загрузки (НАГРУЗКА/ВЫБОР ЗАГРУЖЕНИЯ) и команда задачи типа нагрузки (НАГРУЗКА/НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ). Рассмотрим задачу нагрузок в 3-х загрузках.

Назначим как нагрузку в 1-ом загружении - собственный вес. Для этого необходимо:

- выделить все элементы схемы;

- подать команду НАГРУЗКА/ВЫБОР ЗАГРУЖЕНИЯ и установить номер загрузки 1 (по умолчанию);

- войти в меню НАГРУЗКА и выбрать команду ДОБАВИТЬ СОБСТВЕННЫЙ ВЕС.

Назначим нагрузку во 2-ом загружении, выполнив следующую последовательность действий:

- выбрать команду НАГРУЗКА/ВЫБОР ЗАГРУЖЕНИЯ (пиктограмма ) и задать номер активной загрузки 2;

- выделить первый элемент схемы;

- подать команду НАГРУЗКА/НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ;

- назначить сосредоточенную силу на этот элемент:

а) в диалоговой панели «Задание нагрузок» с помощью переключателя указать систему координат "Местная";

б) с помощью переключателя задать направление действия нагрузки вдоль местной оси Z;

в) для того, чтобы задать сосредоточенную силу, в диалоговом окне выбрать пиктограмму ;

г) в диалоговом окне задать величину силы Р =5.5 т и расстояние точки приложения силы от первого узла элемента b = 2.1 м;

д) нажать кнопку «Подтвердить ».

Аналогично назначаем нагрузку для второго элемента:

в диалоговом окне для задания сосредоточенной силы задаем величину силы Р =11.5 т и расстояние точки приложения силы от первого узла элемента b = 2.1 м, нажимаем кнопку «Подтвердить ».

Назначим нагрузка в 3-ем загружении. Для задачи распределенной силы на элемент 3 необходимо:

- выделить на схеме элемент 3;

- изменить номер загрузки на 3 (НАГРУЗКА/ВЫБОР ЗАГРУЖЕНИЯ);

- подать команду НАГРУЗКА/НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ:

а) в диалоговой панели указать систему координат "Местная";

б) задать направление действия нагрузки вдоль местной оси Z;

в) для того, чтобы задать равномерно-распределенную нагрузку в диалоговом окне выбрать кнопку ;

г) в диалоговом окне, которое появилось, задать величину силы Р =1,9 т/м;

д) нажать на кнопку «Подтвердить ».

Аналогично задаем распределенную силу на элемент 4:

-в диалоговом окне НАГРУЗКА/НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ задаем величину равномерно-распределенную нагрузки – сила Р =1,1 т/м,

- нажимаем на кнопку «Подтвердить ».

Формирование таблицы расчетных соединений усилий (РСУ):

– в меню НАГРУЗКА выбрать команду РСУ, а потом - пункт Генерация таблицы РСУ;

– выбрать вид загрузки для 1-го загружения (пункт постоянное в имеющемся списке);

– указать на кнопку «Подтвердить » (после этого введенные данные отобразятся отдельной строкой в сведенной информационной таблице РСУ и автоматически переключится номер загрузки на 2-и);

– выбрать вид загрузки для второй загрузки (пункт кратковременное в имеющемся списке);

– указать на кнопку «Подтвердить » (после этого введенные данные отобразятся отдельной строкой в сведенной информационной таблице РСУ и автоматически переключится номер загрузки на 3-и);

– выбрать вид загрузки для четвертой загрузки (пункт временное длительное в имеющемся списке);

– указать на кнопку «Подтвердить » (после этого введенные данные отобразятся отдельной строкой в сведенной информационной таблице РСУ);

– указать на кнопку "Закончить".

Для выполнения расчета необходимо выбрать команду РЕЖИМ/ВЫПОЛНИТЬ РАСЧЕТ (пиктограмма ). После выполнения расчета ЛИР-ВИЗОР остается в режиме формирования расчетной схемы конструкции.

2.1.4 Визуализация результатов расчета

Для отображения на экране результатов расчета графически:

– войдем в меню РЕЖИМ/РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА (пиктограмма );

– выведем на экран эпюры нагрузок в разных загружениях на деформированной или на недеформированной схеме (команда УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ);

– выведем на экран эпюры Qz в 1-м загружении недеформированной схемы (команда УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ/ЭПЮРЫ ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ или пиктограмма ). Получаем схему следующего вида:

– выведем на экран эпюры My в 1-м загружении недеформированной схемы (команда УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ/ЭПЮРЫ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ или пиктограмма ). Получаем схему следующего вида:

Схема будет иметь такой вид:

Аналогично выводятся эпюры для других номеров загружений:

эпюра Qz во 2-м загружении недеформированной схемы:

эпюра My в 2-м загружении недеформированной схемы:

эпюры Qz в 3-м загружении недеформированной схемы:

эпюры My в 3-м загружении недеформированной схемы:

Полученные результаты были вставлены в отчет выполненной работы с помощью ДОКУМЕНТАТОРА.

2.2 Арочная ферма

2.2.1 Понятие арочной фермы как стержневой системы

ФЕРМА (франц. ferme - от лат. firmus - прочный), в строительной механике - геометрически неизменяемая стержневая система, у которой все узлы принимаются при расчете шарнирными. Металлические, железобетонные, деревянные и комбинированные фермы применяют в покрытиях зданий, мостах и др. В настоящее время термин «ферма» имеет более широкую трактовку, чем раньше – сейчас им обозначают и фермы с криволинейным верхним поясом (т.н. арочные фермы), и замкнутые рамы (безраскосные фермы), а нагрузка возможна и внеузловая.

Другой, еще более совершенной и сложной конструкцией, которая почти не использовалась до 20 века, является арка. Арочные конструкции применяются для перекрытия значительных пролетов, соизмеримых с пролетами ферм, но в отличие от них, арки при одинаковых условиях менее материалоёмкие, т.е. легкие. Низкая материалоёмкость арок обеспечивается сложным расчетом при проектировании и соответствующим уровнем монтажных работ. Наиболее распространенные виды арок – это лучковые, циркульные и стрельчатые арки.

Арочные фермы – это особый вид конструкций, которые схожи и с арками и с фермами, но при этом выгодно отличаются и от тех и от других. В отличие от арок, арочные фермы не имеют распора, а от ферм они отличаются большей несущей способностью при меньшей материалоёмкости. Все эти особенности делают арочные фермы конструкцией, уникальной по своим потребительским свойствам.

Арочные фермы – это фермы, в которых шарниры работают на сжатие.

2.2.2 Постановка задачи для расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) арочной фермы

Постановка задачи и исходные данные:

1) рассчитать и проанализировать напряженно-деформированное состояние арочной фермы ( рис. 2.2).

Арочная ферма состоит из труб, внешний диаметр которой D = 12 мм и внутренний диаметр d=10 мм.

Рис. 2.2 Арочная ферма

Пролет арочной фермы имеет длину 12 м, высоту 4,5 м.

Вписанный изгиб арки рассчитать по формуле:

Механические характеристики: модуль Юнга Е= 2,1е7 тс/м³; плотность материала Ro=2,75 тс/м³.

Нагрузка на конструкцию:

а) сосредоточенные силы в 1-ом и 2-ом пролетах, соответственно, по 6 т и 13 т (1 загружение);

б) распределенная нагрузка в 3-ем и 4-ом пролетах – 1,3 т/м в 3-ем и 4-ом пролетах – 1,3 т/м и в 5-ом и 6-ом пролетах – 3 т/м (2 загружение).

2) Вывести эпюры поперечных сил и сгибающих моментов в каждм загружении.

2.2.3 Алгоритм вычисления НДС арочной фермы

Для построения балки при открытии ПК ЛИР-ВИЗОР необходимо создать новый файл. Для этого необходимо в меню ФАЙЛ выбрать команду НОВЫЙ и в диалоговом окне, которая открылась, «ПРИЗНАК СХЕМЫ» ввести такие данные:

имя файла – БАЛКА,

признак схемы – 2 ( Три степени свободы в узле – два перемещения и поворот в плоскости X0Z).

Для создания геометрии схемы необходимо выбрать команду СХЕМА/СОЗДАНИЕ/РЕГУЛЯРНЫЕ ФРАГМЕНТЫ И СЕТИ (пиктограмма ).

В соответствующих окнах диалоговой панели «Создание плоских фрагментов и сетей» указать следующие значения:

Теперь необходимо разделить вертикальные элементы на 2 равные части дополнительным узлом посередине и горизонтальный элемент на 6 равных частей. Для этого выбираем команду СХЕМА/КОРРЕКТИРОВКА/ДОБАВИТЬ ЭЛЕМЕНТ/Разделить на N равных частей и, выделив вертикальные элементы, в появившемся окошке ввести цифру 2 и нажать «Применить». Аналогично для горизонтального элемента - цифру 6 и нажать «Применить». При этом вышеуказанные элементы будут разделены появившимися узлами.

Для того, чтобы нарисовать часть окружности, вписанной в раму, необходимо сначала определить значение координаты z по формуле f-R. В этом примере f=2,25 м, R=9,12 м, поэтому координата точки z равняется «-4,62 м».

Теперь необходимо вписать в раму круг, центр которого находится в точке х=6м, z=-4,62м. Выберем пункт меню СХЕМА/КОРРЕКТИРОВКА/ ДОБАВИТЬ УЗЕЛ. Введем в диалоговое окно ДОБАВИТ УЗЕЛ значение параметров x=6, y=0, z= -4.62, Выбор плоскости – XOZ, R= 9.12, n=60, Fi2=180 и нажать «Применить».

На экране появится конструкция, в которой необходимо удалить лишние элементы, выделив растяжкой лишние узлы и элементы и нажав Del.

Создать вертикальные ребра жесткости. Для этого необходимо соединить узлы горизонтальной балки с узлами, которые находятся на круге с помощью стержней (пункт меню СХЕМА/ КОРРЕКТИРОВКА

/ДОБАВИТ ЭЛЕМЕНТ/ ДОБАВИТЬ СТЕРЖЕНЬ).

После этого нажать на кнопку «Применить».

Для того, чтобы добавить шарнир в центре вертикальной балки необходимо: выделить элемент, где будет расположен шарнир; избрать меню ЖЕСТКОСТИ/ШАРНИРЫ; установить в окне ШАРНИРЫ переключатель для второго узла в направлении UY.

В результате выполненных построений наша конструкция примет вид:

Задать закрепление узлов можно, используя команду СХЕМА/СВЯЗИ или пиктограмму . Для этого необходимо:

– выделить нижние узлы командой ВЫБОР/ОТМЕТКА УЗЛОВ;

– подать команду СХЕМА/СВЯЗИ;

– назначить в диалоговой панели «Связи в узлах» связи по перемещениям X и Z;

– нажать на кнопку «Подтвердить» .

Все узлы, которым предназначенные связи, приобретают синий цвет.

Выбор необходимых жесткостей элементов осуществляется командой ЖЕСТКОСТИ/ЖЕСТКОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ (пиктограмма ). Для формирования списка типов жесткости указываем на кнопку "Добавить".

В этой задаче в диалоговом окне «Жесткости элементов» необходимо выбирать такое сечения элементов – Кольцо. В диалоговой панели «Задание стандартного сечения» необходимо указать следующие параметры: модуль упругости – E = 2.1е7 тс/м², геометрические размеры сечения – D = 12 мм, d = 10 мм , объемный вес – Ro =2.75 тс/м³ Для дальнейшего применения выбранного сечения необходимо нажать на кнопку «Применить ». При этом откроется диалоговое окно, в котором содержится следующий список сечений: