4432

Расчет строительных конструкций в ПК лира. Рама

Книга

Информатика, кибернетика и программирование

Введение Программный комплекс ЛИРА (ПК ЛИРА) – это многофункциональный программный комплекс для расчета, моделирования работы, исследования и проектирования строительных конструкций различного назначения. ПК ЛИРА с успехом применяется в расчета...

Русский

2012-11-20

697.33 KB

523 чел.

Введение

Программный комплекс ЛИРА (ПК ЛИРА) – это многофункциональный программный комплекс для расчета, моделирования работы, исследования и проектирования строительных конструкций различного назначения.

ПК ЛИРА с успехом применяется в расчетах объектов строительства, машиностроения, мостостроения, атомной энергетики, нефтедобывающей промышленности и во многих других сферах, где актуальны методы строительной механики.

В ПК ЛИРА включено большое количество типов конечных элементов: стержни, четырехугольные и треугольные элементы  мембраны,  плиты и оболочки на упругом основании; пространственные элементы и др.

Расчет выполняется на статические, динамические и температурные нагрузки. Статические нагрузки моделируют силовые воздействия от сосредоточенных или  распределенных сил или моментов, температурного нагрева и перемещений отдельных областей конструкции. Динамические нагрузки моделируют воздействия от землетрясения, пульсирующего потока ветра, вибрационные или ударные воздействия от  технологического оборудования, ударные воздействия. ПК ЛИРА автоматизирует ряд процессов проектирования: определение расчетных сочетаний нагрузок и усилий, подбор и проверка сечений стальных и железобетонных конструкций с формированием эскизов рабочих чертежей конструктивных элементов.

ПК ЛИРА позволяет исследовать общую устойчивость рассчитываемой модели, проверить прочность сечений элементов.

ПК ЛИРА предоставляет возможность производить расчеты объектов с учетом физической и геометрической нелинейностей, моделировать процесс возведения сооружения с учетом монтажа и демонтажа элементов.

Развитые системы документирования позволяют оформлять отчеты по результатам работы в виде, удовлетворяющем требованиям пользователя: назначить требуемые виды таблиц, монтировать текстовую информацию совместно с графической, получать твердые копии на любых выводящих устройствах.

ПК ЛИРА поддерживает информационную связь с другими широко распространенными CAD–системами, такими как AutoCAD и ArchiCAD.

1. ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕРФЕЙСА ПК ЛИРА

Интерфейс ПК Лира стандартен для Windows-приложений. В самом верху окна располагается главное меню в виде текстовых панелей инструментов. Под ними  их копирующие панели с ярлыками для быстрого обращения к требуемой функции.

Дадим пояснения к наиболее часто используемым из них.

1.1. Меню «Файл»

(Файл / Новый) – создание новой задачи, для которой нужно ввести имя и признак схемы.

(Файл / Сохранить) – сохранение текущей задачи под исходным именем, а также промежуточное сохранение данных.

(Файл / Открыть) – загрузка созданного ранее файла с исходными данными.

1.2. Меню «Режим»

ПК Лира может находиться в режиме формирования расчетной схемы или режиме визуализации результатов расчета.

(Режим / Выполнить расчет) – выполнить расчет задачи.

(Режим / Результаты расчета) – переключить на режим визуализации результатов расчета.

(Режим / Расчетная схема) – переключить на режим  формирования расчетной схемы конструкции (этот режим включен по умолчанию при запуске).

1.3. Меню «Вид»

В ПК ЛИРА на уровне задания, обработки и анализа принимаются три системы координат: глобальная (или общая), местная, локальная.

Глобальная система координат XYZ – всегда правая декартовая – служит для описания координат узлов всей схемы, для определения направления степеней свободы, идентификации перемещений узлов, назначения нагрузок.

Таким образом расчетная схема располагается в правой декартовой системе координат. О местной и локальной СК поговорим позднее.

В меню «Вид» имеется возможность изобразить модель в одной из проекций:

(Вид / Изометрия) – изобразить схему в изометрической проекции.

(Вид / Проекция на плоскость XOZ) – показать проекцию на плоскость XOZ.

(Вид / Проекция на плоскость XOY) – показать проекцию на плоскость XOY.

 (Вид / Проекция на плоскость YOZ) – показать проекцию на плоскость YOZ.

Для удобства отображения расчетной схемы используются инструменты:

(Вид / Увеличить)– детальное изображение фрагмента расчетной схемы.

(Вид / Исходный размер)– размещение расчетной схемы с наиболее рациональным использованием площади рабочего окна.

Для отображения отдельного конструктивного элемента вне схемы используются следующие функции:

«Фрагментация» (Вид / Фрагментация) – отображение на экране только заранее отмеченных узлов и элементов схемы (одним из способов, указанных ниже).

«Инверсная фрагментация» (Вид / Инверсная фрагментация) – отображение на экране только неотмеченных узлов и элементов схемы.

«Восстановление конструкции» (Вид / Восстановление конструкции) – восстановление расчетной схемы конструкции в первоначальном виде после операций «Фрагментация» и «Инверсная фрагментация».

1.4. Меню «Выбор»

(Выбор / Отметка узлов) – отметка узлов на схеме одиночным указанием курсора или растягиванием рамки вокруг нужных узлов.

(Выбор / Отметка элементов) – отметка элементов на схеме одиночным указанием курсора или растягиванием рамки вокруг нужных элементов.

(Выбор / Отмена выделения) – отмена сделанной ранее отметки узлов и элементов.

(Выбор / Информация об узле или элементе) – вывод на экран диалоговых окон с информацией об узлах и элементах схемы и их атрибутах.

(Выбор / Информация о размерах) – появляется диалоговое окно, которое предназначено для вычисления геометрических параметров схемы, – расстояний между двумя узлами, углов, площадей плоских фигур и содержит три соответствующие закладки.

(Выбор / Полифильтр) – полифильтр. Управление отображением расчетной схемы и ее атрибутов. Окно, вызванное нажатие этого ярлыка, имеет следующие закладки.

– фильтр для узлов. Отметка узлов может осуществляться по следующим параметрам:

– по номерам;

– по связям;

– по группам объединения перемещений;

– по координатам с заданной окрестностью;

– по наличию локальных систем координат;

– по суперузлам.

– фильтр для элементов. Отметка элементов может быть произведена по следующим параметрам:

– по номерам;

– по виду (двухузловой, трехузловой, и т.п.);

– по типу КЭ;

– по типу жесткости;

– по ориентации в глобальной системе координат (параллельность главным осям или плоскостям);

– по углу согласования местных осей пластин;

– для стержней – по наличию шарниров, жестких вставок и углов поворота местных осей.

– фильтр по геометрии КЭ. Отметка элементов может быть произведена по следующим параметрам:

– длина стержня;

– длина ребра пластины;

– угол между ребрами пластины;

– площадь пластины;

– площадь грани пространственного КЭ;

– объем пространственного КЭ.

 – фильтр для нагрузок. Отметка нагрузок осуществляется  в соответствии с общим списком нагрузок текущего загружения.

– фильтр для усилий и перемещений. Отметка осуществляется по диапазону значений в интервале или дискретно.

 

1.5. Меню «Схема»

(Схема / Признак схемы) – изменение признака схемы. Вызывается соответствующее диалоговое окно, в котором пользователь может изменить имя задачи, признак схемы и описание задачи.

Для расчетных схем, в которых количество степеней свободы в узле заведомо меньше 6 (плоские фермы, плоские рамы и т.п.), применяется так называемый признак схемы. В ПК ЛИРА задействованы пять признаков схемы:

Признак 1 – схемы, располагаемые в плоскости XOZ; каждый узел имеет 2 степени свободы – линейные перемещения вдоль осей X, Z или X2, Z2. В этом признаке схемы рассчитываются, например, плоские фермы и балки-стенки.

Признак 2 – схемы, располагаемые в плоскости XOZ; каждый узел имеет 3 степени свободы – линейные перемещения вдоль осей X, Z или X2, Z2 и поворот вокруг оси Y или Y2. В этом признаке схемы рассчитываются плоские рамы и допускается включение элементов ферм и балок–стенок.

Признак 3 – схемы, располагаемые в плоскости XOY; каждый узел имеет 3 степени свободы – линейное перемещение вдоль оси, Z или Z2 и повороты вокруг осей X, Y или X2, Y2. В этом признаке рассчитываются балочные ростверки и плиты; допускается учет упругого основания.

Признак 4 – пространственные схемы, каждый узел которых имеет 3 степени свободы – линейные перемещения вдоль осей X, Y, Z или X2, Y2, Z2. В этом признаке рассчитываются пространственные фермы и объемные тела.

Признак 5 – пространственные схемы общего вида с 6 степенями свободы в узле. В этом признаке схемы рассчитываются пространственные каркасы, оболочки и допускается включение объемных тел, учет упругого основания и т.п.

(Схема / Связи)– установка связей для отмеченных узлов. В диалоговом окне указываются направления, по которым требуется запретить перемещения узлов – X, Y, Z, UX, UY, UZ. Удаление связей производится аналогично.

1.5.1. Подменю «Создание»

(Схема / Создание / Регулярные фрагменты и сети) – Генерация регулярных фрагментов. Диалоговое окно содержит пять закладок для задания регулярных фрагментов рам, ростверков, балок–стенок, плит и плоских оболочек, сетей.

(Схема / Создание / Фермы) – Генерация фермы по очертанию пояса, по очертанию решетки и задание численных параметров.

 (Схема / Создание / Создание и триангуляция контуров) – Создание плоского фрагмента с автоматическим нанесением конечноэлементной сети. Диалоговое окно содержит 3 закладки, соответствующие трем различным способам создания плоских фрагментов схем и триангуляции этих фрагментов: простой контур, контур с отверстиями, редактор контуров.

1.5.2. Подменю «Корректировка»

 (Схема / Корректировка / Удаление) – удаление предварительно отмеченных на схеме узлов и элементов.

 (Схема / Корректировка / Упаковка схемы) – в диалоговом окне можно заказать упаковку данных и перенумерацию узлов и элементов схемы с учетом удаленных, а также "сшивку" совпадающих узлов и элементов, образовавшихся после выполнения операций «Сборка», «Копирование» и других операций с геометрией расчетной схемы.

(Схема / Корректировка / Переместить выбранные объекты) – перемещение выбранных объектов. Диалоговое окно содержит 5 закладок:

– перемещение по параметрам;

– перемещение по одному узлу;

– перемещение по двум узлам;

– перемещение поворотом;

– перемещение симметрично.

(Схема / Корректировка / Копировать выбранные объекты) – копирование выбранных объектов. Диалоговое окно содержит те же 5 закладок, что и при перемещении.

(Схема / Корректировка / Добавить узел) – добавить узел. Диалоговое окно предназначено для добавления узлов в расчетную схему и содержит 6 закладок, которые предоставляют следующие возможности задания узлов:

– по координатам;

– на сети;

– по окружности;

– по формуле;

делением на N равных частей;

делением на две части по пропорции.

(Схема / Корректировка / Добавить элемент) – добавить элемент. Диалоговое окно предназначено для добавления элементов в расчетную схему и содержит 6 закладок, которые предоставляют возможности задания следующих элементов:

добавить стержень;

– добавить трехузловую пластину;

– добавить четырехузловую пластину;

– добавить одноузловые элементы;

– добавить стержень делением на N равных частей;

– добавить стержень делением на две части по пропорции.

1.6. Меню «Жесткости»

(Жесткости / Жесткости элементов) – задание и назначение жесткости. Выбор требуемых типов (параметров) жесткости из библиотеки жесткостных характеристик.

Заданные жесткости необходимо присвоить конечным элементам схемы. Нажав кнопку добавить, вы получаете доступ к трем закладкам с библиотеки типов сечений: стандартные типы сечений (металлические, деревянные, каменные, ЖБ), база стальных сечений (типовые сечения стального проката и составные сечения из них), модели пластин и объемных элементов, а также численных жесткостных параметров.

(Жесткости / Шарниры) – Шарниры. Диалоговое окно предназначено для задания шарниров в начале (1–й узел) и/или в конце (2–ой узел) стержня. Удаление шарниров производится аналогично.

Для моделирования грунтового основания предназначено диалоговое окно «Коэффициенты постели С1 и С2» (Жесткости / Коэффициенты постели С1 и С2) для задания коэффициентов постели С1 и С2 на отмеченный элемент или группу элементов.

1.7. Меню «Нагрузки»

(Нагрузки / Выбор загружения) – Изменить номер текущего (активного) загружения.

(Нагрузки / Нагрузка на узлы и элементы) – Генерация нагрузки. Диалоговое окно содержит закладки для задания нагрузок на узлы, стержни, пластины, объемные элементы и суперэлементы, а также для задания нагрузок для расчета на динамику во времени. Окно содержит также закладку для корректировки или удаления нагрузок текущего загружения. По умолчанию принимается, что нагрузки принадлежат одному и тому же текущему загружению, номер которого был задан заранее. В окне содержатся радио–кнопки для задания систем координат – глобальной, местной (для элемента), локальной (для узла) и направления воздействия – X, Y, Z, а также кнопки для задания статической нагрузки (коричневый цвет), заданного смещения (желтый цвет) и динамического воздействия (розовый цвет) – меню этих кнопок изменяется в зависимости от типа загружаемого конечного элемента. При нажатии этих кнопок вызывается диалоговое окно для задания параметров нагрузки. Приложенные нагрузки и воздействия заносятся в поле списка нагрузок – Текущая нагрузка.

В ПК Лира автоматизировано загружает собственным весом. Всем элементам конструкции автоматически назначается равномерно распределенная нагрузка (Нагрузки / Добавить собственный вес), равная приведенному весу элементов.

1.8. Меню «Опции»

 (Опции / Флаги рисования) – установка флагов рисования. Вызывается диалоговое окно «Показать», которое предназначено для установки флагов рисования, то есть информации, изображаемой непосредственно на схеме, а также опций отображения схемы. Диалоговое окно содержит четыре закладки: элементы, узлы, общие, результаты. Закладка «Результаты» доступна только в режиме визуализации результатов расчета.

Так же важно отметить наличие следующих пунктов этого меню:

– установка единиц измерения (Опции / Единицы измерения). В диалоговом окне настраивается работа системы на удобные для пользователя единицы измерения при описании расчетной схемы конструкции и для прочтения результатов расчета.

– точность упаковки (Опции / Параметры настройки / Точность). Максимальное расстояние между двумя узлами, при котором будет производиться упаковка этих узлов в один.

– смена шрифта (Опции / Среда / Шрифт). Задание типа и размера шрифта, который будет использоваться при выводе информации на экран, выбирая нужную строку из списка в соответствующих окнах.

1.9. Меню «Окно»

(Окно / Документатор) – вызов системы «Документатор» для создания, компоновки и вывода на печать чертежей, предназначенных для документирования текущей задачи. Графическими образами, попадающими на листы чертежей системы «Документатор», могут быть различные зафиксированные варианты расчетной схемы и результатов расчета (эпюры усилий, клеенки перемещений узлов и т.п.), интерактивные таблицы и др.

(Окно / Интерактивные таблицы) – создание и просмотр таблиц в интерактивном режиме, позволяющем компоновать и выводить на печать таблицы, необходимые для документирования текущей задачи.

Выбрав пункт меню «Окно / Графический контейнер», в правой части главного окна появится дополнительная панель. Данная функция позволяет собирать копии экрана из различных окон приложения для их дальнейшей обработки.

2. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНИКА

Для существующего однопролетного здания необходимо запроектировать антресольный этаж, как показано на рис. 2.1.

Рис.2.1. Плоская рама каркаса

Для расчета пространственного каркасного здания пространственную расчетную схему сооружения можно представить в виде ряда плоских рам.

Здание имеет каркас, выполненный из железобетонных (ЖБ) элементов. Колонны (ЖБ 400х400) жестко крепятся к фундаментным плитам с помощью анкерных болтов. На колонны опирается ферма, с последующим опиранием на нее железобетонных плит. К колоннам крепятся плиты стенового ограждения.

Конструктивно антресольный этаж представлен балкой перекрытия которая концевыми участками опирается на существующие колонны, а в середине пролета на стойку.

Конструкции антресольного этажа планируется возводить из стальных элементов, так как они удобнее при монтаже и могут иметь любые требуемые конструктивные размеры, в отличие от ЖБ элементов, имеющих стандартные размеры.

Устройство антресольного этажа с опиранием на существующие колонны, приведет к повышению нагрузок, как на нижние участки колонн, так и фундаменты существующего здания. В этой связи возникает необходимость поверки несущей способности колонн и фундаментов.

В результате статического расчета необходимо определить расчетные усилия, в сечениях колонн железобетонного каркаса в уровне примыкания их к фундаментам, балках антресольного этажа и стойке.  

3. ФОРМИРОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

3.1. Создание новой задачи

Для создания новой задачи щелкните по кнопке  на панели инструментов (Файл / Новый).

В появившемся диалоговом окне «Признак схемы» (рис.3.1) задайте следующие параметры:

– имя создаваемой задачи – «Рама» (шифр задачи по умолчанию совпадает с именем задачи);

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

После этого щелкните по кнопке . 

Рис.3.1. Диалоговое окно «Признак схемы»

3.2. Создание геометрической модели

Первым шагом будет переход от конструктивной схемы к расчетной. Этот шаг особенно важен, так как он определяет правильность всех последующих действий.

В данном случае нет необходимости расчета элементов фермы, поэтому для упрощения расчетов представим ее в виде ЖБ балки сечением 300х900,  шарнирно опирающейся на колонны, которые в свою очередь жестко заделаны в фундамент. Плиты покрытия и ограждения будут смоделированы в виде равномерно распределенной нагрузки на ферму и колонны соответственно.

Проектируемое перекрытие антресольного этажа будет представлено двухпролетной стальной неразрезной балкой, как вариант в виде двутавра №30. Концы балки шарнирно опираются на колонну на высоте 4м. Посередине балка шарнирно опирается стальную стойку, которая в свою очередь тоже шарнирно опирается на фундамент. Стойка в сечении представляет собой коробку из швеллеров, например № 20. Такая конструкция делает систему перекрытия статически неопределимой, что значительно снижает величину расчетного максимального момента. В итоге конструкция облегчается, что ведет к прямой экономической выгоде.

Для создания геометрической модели вызовите диалоговое окно «Создание плоских фрагментов и сетей» (рис.3.2)с помощью кнопки на панели инструментов (Схема / Создание / Регулярные фрагменты и сети).

В этом диалоговом окне задайте:

– шаг вдоль первой оси: 6м, их количество: 2.

– шаг вдоль второй оси: 4м, их количество: 2.

Остальные параметры принимаются по умолчанию. После этого щелкните по кнопке .

Для удобства работы с моделью щелкните по кнопке ( Вид / Исходный размер) и расчетная схема разместится с наиболее рациональным использованием площади рабочего окна.

Расчетная схема представляет собой идеализированную модель конструкции. Модель разбивается на конечные элементы. В результате такой разбивки появляются узлы.

Элементы и узлы схемы нумеруются программой автоматически.

Для вывода на экран номеров и местных осей элементов щелкните по кнопке «Флаги рисования»  ( Опции / Флаги рисования).

В диалоговом окне «Показать» при активной закладке «Элементы» установите флажки «Номера элементов» и «Местные оси стержней».

Для стержневых КЭ местная система координат имеет следующую ориентацию: ось  направлена от начала стержня (первый узел) к концу (второй узел). Оси  и – это главные центральные оси инерции поперечного сечения стержня и вместе с осью  образуют правую тройку.

Рис.3.2. Диалоговое окно

«Создание плоских фрагментов и сетей»

Местная система координат служит для задания местной нагрузки, идентификации усилий и напряжений в элементе и ориентации арматуры.

Щелкните по кнопке  «Перерисовать»  .

На рис.3.3 представлена полученная схема.

Каждый узел схемы в общем случае имеет 6 степеней свободы: три линейных перемещения вдоль осей  или 2;  или 2;  или 2 и три поворота вокруг  или 2,  или 2,  или 2.

Рис.3.3. Нумерация и местные оси элементов расчетной схемы

Рис.3.4. Нумерация узлов расчетной схемы

Каждый узел схемы имеет свою локальную систему координат – 2, 2, 2, которая является правой декартовой. По умолчанию локальная система координат узла совпадает с глобальной. Локальная система координат узла позволяет задавать нагрузки и заданные  смещения в направлении, не совпадающем с глобальными осями.

Для вывода на экран номеров узлов в диалоговом окне «Показать» при активной закладке «Узлы» установите флажок «Номера узлов».

Щелкните по кнопке  «Перерисовать»  .

На рис.3.4 представлена полученная схема.

Удаление элемента

Удалим лишний 4–й элемент. Сначала его необходимо выделить, нажав кнопки «Отметка элементов» ( Выбор / Отметка элементов) и одиночно указать курсором или растянуть вокруг него "рамку". При этом он изменит свой цвет на красный (по умолчанию). Затем удаляем его нажатием на кнопку «Удаление элементов»  ( Схема / Корректировка / Удаление) или клавишу DEL на клавиатуре.

3.3. Установка связей в узлах

В опорные узлы (закрепление колонн и стойки к фундаменту) следует ввести соответствующие связи (запретить перемещения по каким–либо степеням свободы, либо ограничить перемещения узла конечными элементами, моделирующими работу связи).

Для отметки узлов № 1, 2 и 3 нажмите кнопку   на панели инструментов (Выбор / Отметка узлов). С помощью курсора выделите узлы № 1, 2 и 3  (узлы окрашиваются в красный цвет).

Рис.3.5. Диалоговое окно

«Связи в узлах»

Так как признак расчетной схемы №2, то возможны следующие перемещения X, Z, UY (поворот относительно оси OY). В данном случае жесткая заделка запрещает все возможные перемещения.

С помощью кнопки на панели инструментов (Схема / Связи) вызовите диалоговое окно «Связи в узлах» (рис.3.5). В этом окне, с помощью установки флажков, отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов.

После этого щелкните по кнопке  (узлы окрашиваются в синий цвет).

3.4. Назначение шарниров

Под словом "шарнир" подразумевается освобождение от линейной или угловой связи между узлом схемы и входящим в этот узел концом стержня или узлом конечного элемента.

В стержнях шарниры задаются непосредственно при создании схемы и ориентируются относительно осей местной системы координат X1, Y1, Z1.

В расчетной схеме необходимо назначить шарниры на концах элементов, представляющих балки, входящие в покрытие  и перекрытие, а также стойки, на которую опирается перекрытие.

Балки, входящие в покрытие  и перекрытие, состоят из 2–х конечных элементов каждая. Поэтому и назначаться шарниры будут в 2 этапа.

Сначала необходимо выделить элементы левой части балок, нажав кнопку «Отметка элементов» (Выбор / Отметка элементов) на панели инструментов и растянув курсором рамку вокруг каждого (элементы окрашиваются в красный цвет).

С помощью кнопки на панели инструментов (Жесткости / Шарниры) вызовите диалоговое окно «Шарниры» (рис.3.6). В этом окне, с помощью установки флажков, назначьте шарнир, разрешающий поворот UY для первого узла (так как порядковый номер левых узлов меньше правых).

Рис.3.6. Диалоговое окно

«Шарниры»

После этого щелкните по кнопке .

На втором этапе необходимо, не закрывая окно «Шарниры»,  выделить элементы правой части балок. Затем снять флажок, разрешающий поворот UY для первого узла и установить  флажок, разрешающий поворот UY для второго узла (так как порядковый номер правых узлов больше левых).

Для назначения шарниров стойки необходимо проделать те же операции, разрешив поворот UY для обоих узлов.

На рис.3.7. изображена расчетная схема с назначенными шарнирами.

Рис.3.7. Назначение шарниров

3.5. Задание типов жесткости и их назначение

 

Для расчета необходимо задать жесткостные параметры элементов. Их количество зависит от типа конечных элементов. К этим параметрам относятся: площади поперечных сечений, моменты инерции сечений, толщина плитных и оболочечных элементов, модули упругости и сдвига, коэффициенты постели упругого основания.

Общая схема задания жесткостных характеристик такова:

– вводятся числовые данные жесткостных характеристик. Каждый набор характеристик мы будем называть типом жесткости или просто жесткость. Каждому типу жесткости будет присвоен порядковый номер;

– один из типов жесткости назначается текущим;

– отмечаются элементы, которым будет присвоена текущая жесткость;

– всем выделенным элементам присваиваются жесткостные характеристики, содержащиеся в текущем типе жесткости.

Формирование типов жесткости

Для формирования типа жесткости, соответствующего ЖБ колонне сечением 400х400, с помощью кнопки «Жесткости элементов» на панели инструментов вызовите диалоговое окно «Жесткости элементов».

В этом окне щелкните по кнопке «Добавить» для того, чтобы вывести список стандартных типов сечений.

Выберите двойным щелчком мыши элемент графического списка – тип сечения «Брус» (на экран выводится диалоговое окно для задания жесткостных характеристик выбранного типа сечения).

В диалоговом окне «Задание стандартного сечения» задайте параметры сечения «Брус» (рис.3.8):

– модуль упругости Е = 2106 т/м2;

– геометрические размеры  В = 40 см; Н = 40 см;

– объемный вес R0=2,5 т/м3.

В окне «Комментарий» для удобства запишите «Колонна ЖБ».

Для вывода в окне графического отображения заданного сечения нажмите кнопку «Нарисовать».

Для ввода данных щелкните по кнопке .

Рис.3.8. Диалоговое окно «Стандартное сечение»

Для формирования типа жесткости, соответствующего ЖБ балке сечением 300х900, необходимо проделать аналогичные операции.

Для формирования типа жесткости, соответствующего стальной балке в виде двутавра №30, в диалоговом окне «Жесткости элементов» щелкните по закладке «База металлических сечений» для того, чтобы вывести список типовых сечений стального проката и составных сечений из них.

Выберите двойным щелчком мыши элемент графического списка – тип сечения «Двутавр» (на экран выводится диалоговое окно для задания жесткостных характеристик выбранного типа сечения).

В диалоговом окне «Стальное сечение» по умолчанию открывается закладка «Состав». В окне «Сортамент» выберите «Двутавр  с  параллельными  гранями  полок  типа  Б(балочный)». В окне «Профиль» выберите «30Б1» (рис.3.9).

В окне «Комментарий» для удобства запишите «Балка Ст».

Для ввода данных щелкните по кнопке «OK».

Рис.3.9. Диалоговое окно «Стальное сечение»

Для формирования типа жесткости, соответствующего стальной балке в виде коробке из швеллеров №20, необходимо проделать аналогичные операции.

Теперь формирование типов жесткости окончено, и можно переходить к их назначению элементам рамы (рис.3.10).

Рис.3.10. Диалоговое окно «Жесткости элементов»

Назначение жесткостей элементам рамы

В диалоговом окне «Жесткости элементов» в списке типов жесткостей выделите курсором тип жесткости 1. Брус 40х40 (Колонна ЖБ). Щелкните по кнопке «Установить как текущий тип» (при этом выбранный тип записывается в окне редактирования «Текущий тип жесткости»). Можно назначить текущий тип жесткости двойным щелчком на строке списка.

Сначала выделите все вертикальные элементы схемы (выделенные элементы окрашиваются в красный цвет): нажмите кнопку «Отметка элементов» (Выбор / Отметка элементов) и одиночно укажите курсором или растянув вокруг них "рамку".

В диалоговом окне «Жесткости элементов» щелкните по кнопке «Назначить». С элементов снимается выделение. Это свидетельство того, что выделенным элементам присвоена текущая жесткость.

Подобным образом назначьте типы жесткости другим элемента расчетной схемы.

Когда типы жесткости будут назначены всем элементам расчетной схемы,   вызовите диалоговое окно  (Опции / Флаги рисования) – установка флагов рисования. При активной закладке «Элементы» установите флажок «Типы жесткостей».

Щелкните по кнопке  «Перерисовать»  .

На расчетной схеме указаны номера типов жесткости соответствующих элементов (рис.3.11).

Рис.3.11. Нумерация типов жесткости элементов расчетной схемы

Упаковка расчетной схемы

В процессе формирования расчетной схемы постоянно происходит копирование, удаление и редактирование ее элементов. Из–за этого сбивается нумерация элементов и узлов. Для обновления нумерации по окончании формирования расчетной схемы производится ее упаковка.

Нажмите кнопки «Отметка элементов» (Выбор / Отметка элементов) и «Отметка узлов» (Выбор / Отметка узлов) и растяните "рамку" вокруг всей схемы (вся схема окрашена в красный). Теперь нажмите кнопку  (Схема / Корректировка / Упаковка схемы) на панели инструментов. В появившемся диалоговом окне можно заказать упаковку данных и перенумерацию узлов и элементов схемы с учетом удаленных, а также "сшивку" совпадающих узлов и элементов.

После этого щелкните по кнопке  (схема примет прежний вид).

 

4. НАЗНАЧЕНИЕ НАГРУЗОК

Перед назначением нагрузок необходимо проверить правильность сформированной расчетной схемы.  Для этого в один из узлов расчетной схемы прикладывается произвольная нагрузка. Если программа выполнила расчет, значит, схема формально сформирована верно.

Выбор загружения

Допускается задание до 99 загружений. Каждому загружению присваивается номер и произвольное имя. Загружение может содержать любое количество нагрузок.

Рис.4.1. Диалоговое окно «Активное загружение»

Номер и имя загружения присваиваются с помощью диалогового окна «Активное загружение» (рис.4.1), которое вызывается кнопкой на панели инструментов (Нагрузки/ Выбор загружения). По умолчанию, в начале работы программы, принято имя Загружение 1.

4.1. Постоянные нагрузки

Кнопкой на панели инструментов (Нагрузки / Выбор загружения) вызовите диалоговое окно «Активное загружение», в котором задайте имя загружения №1 «Постоянные нагрузки». В левом верхнем углу рабочей области экрана появится соответствующая надпись «Постоянные нагрузки».

4.1.1. Загружение собственным весом каркаса

Так как каркас состоит из ЖБ и стальных элементов, для которых коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса будет принимать разные значения, то загружение для этих элементов будет производиться по отдельности.

Рис.4.2. Диалоговое окно «Собственный вес»

С помощью кнопки  (Выбор / Отметка элементов) и курсора выделите ЖБ элементы. Вызовите диалоговое окно «Добавить собственный вес» (рис.4.2) с помощью меню «Нагрузки / Добавить собственный вес».

Установите флажок для выбора выделенных элементов. Введите значение коэффициента надежности по нагрузке в соответствующее окно и щелкните по кнопке .

Затем необходимо повторить процедуры для стальных элементов, изменив значение коэффициента надежности по нагрузке.

4.1.2. Загружение собственным весом

Нагрузку от веса плит покрытия и ограждения представим в виде равномерно распределенной нагрузки на ферму и колонны соответственно.

Нагрузки на узлы и элементы задаются с помощью диалогового окна «Задание нагрузок» (рис.4.3), которое вызывается кнопкой на панели инструментов (Нагрузки / Нагрузка на узлы и элементы).

Для задания равномерно распределенной нагрузки от веса плит покрытия необходимо открыть закладку «Нагрузки на стержни» окна «Задание нагрузок».  Теперь необходимо выбрать систему координат, и в соответствии с ней направление действия нагрузки. В этом же окне нажмите на кнопку , соответствующую типу нагрузки.

Правило знаков: если направление вектора приложения нагрузки совпадает с направлением оси, то ее значение со знаком «–», в противном случае с «+».

В соответствии с правилом знаков задайте значение нагрузки.

Рис.4.3. Диалоговое окно «Задание нагрузок»

С помощью кнопки  (Выбор / Отметка элементов) и курсора выделите элементы ЖБ балки и щелкните по кнопке .

Для задания равномерно распределенной нагрузки от веса плит ограждения необходимо повторить проделанные операции, выделив стержни ЖБ колонн.

Для отображения на расчетной схеме заданных нагрузок необходимо установить флажки «Нагрузки» и «Величины нагрузок» в диалоговом окне «Установка флагов рисования», вызываемого кнопкой  (Опции / Флаги рисования). Щелкните по кнопке  «Перерисовать»  .

На расчетной схеме указаны нагрузки и их величины на  соответствующие элементы расчетной схемы (рис.4.4).

Рис.4.4. Нагрузки и их величины

4.2. Временная нагрузка на этаж

Кнопкой (Нагрузки / Выбор загружения) на панели инструментов вызовите диалоговое окно «Активное загружение», в котором задайте имя загружения №2 «Временная нагрузка». В левом верхнем углу рабочей области экрана появится соответствующая надпись «Временная нагрузка».

Для задания равномерно распределенной нагрузки на этаж необходимо открыть закладку «Нагрузки на стержни» окна «Задание нагрузок», нажать на кнопку  и в открывшемся окне задать значение нагрузки.

Теперь с помощью кнопки  (Выбор / Отметка элементов) и курсора выделите элементы стальной балки перекрытия и щелкните по кнопке .

4.3. Снеговая нагрузка

Загружение №3 – это снеговая нагрузка. Она задается таким же образом, как и нагрузка от веса плит покрытия на ЖБ балку.

4.4. Ветровая нагрузка

Ветровую нагрузку (загружение №4) представим в виде равномерно распределенной на колонны в направлении слева на право.

Для задания ветровой нагрузки в виде распределенной на колонны необходимо открыть закладку «Нагрузки на стержни» окна «Задание нагрузок». В соответствии с направлением ветра выбрать направление вдоль оси Х и нажать на кнопку .  В открывшемся окне в соответствии с правилом знаков (в данном случае «–») задать значение нагрузки.

Теперь с помощью кнопки  (Выбор / Отметка элементов) и курсора выделите элементы колонны и щелкните по кнопке . Затем выделите элементы второй колонны, задайте соответствующее значение нагрузки и щелкните по кнопке

5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

ПК ЛИРА предоставляет пользователю достаточный набор функций для оценки  достоверности напряженно–деформированного состояния схемы в каждом загружении или по комбинациям загружений, для получения цифровой информации по каждому узлу и элементу.

Запустите задачу «Статический расчет рамы» с помощью кнопки на панели инструментов (Режим / Выполнить расчет).

После расчета задачи, переход в режим результатов расчета осуществляется с помощью кнопки  на панели инструментов (Режим / Результаты расчета). Возврат в режим создания расчетной схемы осуществляется с помощью кнопки  на панели инструментов (Режим / Расчетная схема).

5.1. Выбор режима просмотра результатов

В режиме просмотра результатов расчета по умолчанию расчетная схема отображается с учетом перемещений узлов (рис.5.1).

Рис. 5.1. Расчетная схема с учетом перемещений узлов

Для отображения схемы без учета перемещений узлов используйте кнопку на панели инструментов (Схема / Исходная схема).

Для одновременного отображения исходной и деформированной схем воспользуйтесь кнопкой на панели инструментов (Схема / Исходная + деформированная).

Заметим, что на деформированной схеме деформации (в данном случае прогиб) показаны не в масштабе. Так как их величина как правило значительно меньше геометрических размеров расчетной схемы, деформации показаны условно.

5.2. Смена номера текущего загружения

В режиме просмотра результатов расчета по умолчанию открыто Загружение №1 (в данном случае – Постоянные нагрузки).

Для смены загружения на панели инструментов «Загружения» измените, номер загружения на 2,3 или 4 и щелкните по кнопке .

5.3. Вывод на экран эпюр внутренних усилий

Рис.5.2. Диалоговое окно «Флаги рисования / Результаты»

Результатами статического расчёта схемы являются перемещения узлов схемы и усилия (напряжения) в сечениях элементов.

Построение эпюр и мозаики перемещений рассмотрим на примере 4-го загружения. На панели инструментов «Загружения» измените номер загружения на 4 и щелкните по кнопке . В левом верхнем углу рабочей области появилось наименование загружения (Ветровая).

С помощью кнопки панели инструментов вызовите в нижнюю часть экрана меню «Усилия (напряжения)». Для построения эпюры изгибающих моментов MY нажмите кнопку меню «Усилия (напряжения)» (Усилия / Эпюры / Эпюры изгибающих моментов(MY)).

В левом нижнем углу рабочей области показаны минимальное и максимальное значения усилий, а в левом верхнем углу – наименование эпюры и единицы измерения.

Для отображения величин усилий на эпюре нажмите кнопку   (Опции / Флаги рисования), выберите закладку «Результаты» и поставьте «птичку» в окошке «Значения на эпюрах». Щелкните по кнопке  «Перерисовать»   (рис.5.2).

В результате на расчетной схеме показаны эпюры изгибающих моментов (MY) со значениями в характерных точках (рис. 5.3).

Рис.5.3. Эпюры изгибающих моментов MY

Для построения эпюры поперечных сил (Qz) нажмите кнопку меню «Усилия (напряжения)» (Усилия / Эпюры / Эпюры поперечных сил (Qz)).

Для построения эпюры продольных сил (N) нажмите кнопку меню «Усилия (напряжения)» (Усилия / Эпюры / Эпюры продольных сил (N)).

5.4. Вывод на экран мозаики перемещения

Для просмотра мозаики перемещения узлов с помощью кнопки панели инструментов вызовите в правую часть экрана меню «Мозаика перемещений».

Для построения мозаики перемещений по оси Х нажмите кнопку меню «Мозаика перемещений» (Деформации / В глобальной системе / Узловые перемещения / Мозаика перемещений по Х). В левом верхнем углу рабочей области показаны наименование мозаики и единицы измерения, а в верхней части – цветовая шкала перемещений. В результате на расчетной схеме узлы окрасились в цвета, в соответствии с перемещениями по цветовой шкале (рис. 5.4).

Рис.5.4. Мозаика перемещений по оси Х

Для построения мозаики перемещений (поворота) узлов относительно оси Y нажмите кнопку меню «Мозаика перемещений» (Деформации / В глобальной системе / Узловые перемещения / Мозаика перемещений по UY).

5.5. Формирование стандартных и интерактивных таблиц

В ПК Лира предоставляется возможность получения результатов расчета (перемещения узлов схемы и усилия) в виде стандартных и интерактивных таблиц, которые снабжаются необходимой и привычной индексацией.

Для вывода на экран стандартных таблиц выполните пункт меню «Окно / Стандартные таблицы».

В диалоговом окне «Стандартные таблицы» производится выбор нужной таблицы из списка результатов, созданного на основании текущей задачи (рис.5.5).

Рис.5.5. Диалоговое окно «Стандартные таблицы»

После нажатия кнопки на экране появляется диалоговое окно «Выбор загружений». В этом окне присутствует поле списка загружений текущей задачи. По умолчанию в этом окне установлен флажок «Все загружения». Если при этом нажать кнопку , то таблица результатов будет сформирована по всем загружениям. Если же флажок «Все загружения» не установлен, то открывается доступ к полю списка загружений, в котором требуется отметить нужные номера загружений и нажать кнопку .

После всех описанных действий таблица появляется на экране. В строках «шапки» таблицы расположены наименования усилий или перемещений, в столбцах – номера элементов и соответствующих им узлов.

Внимание! Если перед генерацией стандартной таблицы на схеме отмечены какие–либо узлы и/или элементы, то в таблицу будет внесена информация только по ним.

Для вывода на экран интерактивных таблиц нажмите кнопку (Окно / Интерактивные таблицы) (рис.5.6).

Рис.5.6. Диалоговое окно «Интерактивные таблицы»

В диалоговом окне «Редактор форм» производится выбор нужной таблицы из списка. В данном примере интерес представляют           следующие пункты:

– Узлы. Таблица содержит информацию о координатах и связях всех или только отмеченных узлов.

– Перемещения. Таблица содержит информацию о перемещениях узлов при соответствующих загружениях.

– Элементы. Таблица содержит информацию об элементах.

– Жесткости. Таблица содержит информацию о типах жесткостей: сечения, жесткости, распределенный вес.

– Местные нагрузки. Таблица содержит информацию о типах, направлениях и величинах нагрузок на элементы.

– Усилия (стержни). Таблица содержит информацию об усилиях и напряжениях в элементах при соответствующих загружениях.

После выбора таблицы из списка и нажатия на кнопку «Таблицу – на экран» появляется окно «Создание таблицы элементов / узлов», где необходимо выбрать для каких элементов или узлов, а также загружений будет создаваться таблица. Для вывода таблицы на экран необходимо нажать кнопку .

Необходимо отметить, что каждая таблица может быть отредактирована пользователем и передана через буфер в MS Excel.

5.6. Фрагментация

Рис.5.7.

Фрагмент

В данном примере при анализе результатов расчета целесообразно рассматривать отдельные конструктивные элементы вне схемы.

Для этого выделяется требуемый элемент, например, стойка, с помощью кнопки  и указателя мыши и вызывается команда меню «Вид / Фрагментация». После чего на экране остается только выделенный элемент. Теперь с ним можно произвести перечисленные выше операции,  построение эпюры продольных сил N от действия постоянных нагрузок, например (рис.5.7).

Существует также функция «Вид / Инверсная фрагментация», позволяющая оставить в рабочей области оставшиеся невыделенными элементы расчетной схемы.

После окончания анализа выделенного элемента для возврата в режим расчетной схемы необходимо вызывать команду меню «Вид / Восстановление конструкции».

5.7. Графический контейнер

Рис. 5.8. Графический контейнер в правой части окна ПК Лира

Рис. 5.9.

Графический контейнер

Для удобства пользователя при формировании отчета о расчете в ПК Лира существует функция «Окно / Графический контейнер».

Данная функция позволяет собирать копии экрана из различных окон приложения для их дальнейшей обработки. По умолчанию графический контейнер привязан к правой границе главного окна (рис. 5.8).

Графический контейнер состоит из двух частей: меню и списка изображений, помещённых в контейнер (рис. 5.9).

Меню графического контейнера содержит следующие пункты:

  1.  добавить изображение ;
  2.  сохранить изображение ;
  3.  копировать изображение ;
  4.  удалить изображение ;
  5.  печатать .

6. ФОРМИРОВАНИЕ ОТЧЕТА

После формирования расчетной схемы, задания нагрузок, расчета и анализа результатов необходимо сформировать отчет о проделанной работе. Отчет должен содержать всю необходимую информацию о расчете и не включать ничего лишнего.

В состав отчета входят:

1. Схемы нумерации (из графического контейнера):

1.1. Узлов;

1.2. Элементов;

1.3. Жесткостей элементов.

2. Таблицы (из интерактивных таблиц):

2.1. Узлов;

2.2. Жесткостей.

3. Таблицы нагрузок.

4. Результаты статического расчета:

4.1. Эпюры усилий (напряжений) в элементах;

4.2. Таблицы усилий (напряжений) в элементах.

5. Результаты расчета по деформациям:

4.1. Мозаики перемещений узлов;

4.2. Таблицы перемещений узлов.

7. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА

Необходимыми пунктами расчета строительных конструкций в ПК ЛИРА являются:

1. Формирование расчетной схемы;

2. Установка связей в узлах;

3. Назначение шарниров;

4. Задание типов жесткости и их назначение;

5. Назначение нагрузок;

6. Анализ результатов расчета:

6.1. Вывод на экран эпюр внутренних усилий и мозаики перемещения;

6.2. Формирование стандартных и интерактивных таблиц

7. Формирование отчета

Библиографический список

  1.  ПК ЛИРА, версия 9. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций. Справочно-теоретическое пособие под ред. Академика АИН Украины А.С. Городецкого. К.-М.:2003. – 464 с.
  2.  ЛИРА 9.2. Примеры расчета и проектирования. Учебное пособие М.С. Барабаш, Ю.В. Гензерский, Д.В. Марченко, В.П. Титок – К.: издательство «Факт», 2005. – 106 с.
  3.  Лантух-Лященко А.И. ЛИРА. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций. – Учебное пособие.  К.-М., ФАКТ, 2001, 312с.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

48337. Конституція США. Біль про права 35 KB
  Конститу́ція США Верховний закон Сполучених Штатів Америки. Дійсна сьогодні Конституція США була прийнята 17 вересня 1787 року під час Конституційної Конвенції в Філадельфії і ратифікована в усіх 13 тодішніх американських штатах. Конституція США є найстарішою федеральною конституцією.
48338. Конструкции стен из крупных блоков 32.5 KB
  Со стенами из крупных блоков за основу принимают номенклатуру элементов предусмотренных территориальными каталогами. Архтор для своих проектов использует унифицированный набор блоков разрабатывая для них новые доборные элементы. Поясные ряды кладки состоят из поясных перемычечных и угловых блоков.