Расчет металлического каркаса в лира сапр

Обновлено: 18.05.2024

Подбор и проверка металлических конструкций в ПК ЛИРА 10.4 имеет ряд преимуществ и особенностей. Разберем подробно тонкости расчёта конструирования металлических конструкций.

В ПК ЛИРА 10.4 реализована функция автоматического определения характера работы элемента. В процессе расчёта производится внутрипрограммный выбор характера работы элементов стальных конструкций (центральное растяжение-сжатие; сжатие-растяжение с изгибом вокруг одной или двух главных осей; изгиб в одном или в двух главных направлениях). Данная функция программы освобождает пользователя от анализа работы элемента и, таким образом, снижает вероятность допущения ошибки, поскольку один и тот же элемент при различных комбинациях загружений может работать по-разному. Выбор производится в зависимости от соотношения действующих в рассматриваемом сечении усилий, которое определяется величиной относительного или приведенного относительного эксцентриситета (таблица 1).

В настоящей версии программы выполняются следующие проверки стальных конструкций, в качестве нормативного документа будем рассматривать СП 16.13330.2011.
Первое предельное состояние

Проверки прочности	Обозначение	Формулы проверок
Проверки прочности	Обозначение	СП 16.13330.2011
Прочность по нормальным напряжениям:	(106) – без учёта стеснённого кручения. (105) – без учёта стеснённого кручения.
– без учёта развития пластических деформаций
– с учётом развития пластических деформаций
Прочность несимметричных сечений из высокопрочной стали по нормальным напряжениям растяжения		(107)
Прочность по касательным напряжениям		(42)
Прочность по приведенным напряжениям (совместное действие нормальных и касательных напряжений)		(44)

Прочность по нормальным напряжениям может проверяться с учётом, или без учёта развития пластических деформаций. Возможность учёта развития пластических деформаций задаётя пользователем в параметрах конструирования. При этом можно руководствоваться разд. 8.1. Следует отметить, что в настоящей редакции СП 16.13330.2011, в связи с отсутствием коэффициентов учёта пластики для полного пластического шарнира, конструкции 3 класса по виду напряжённого состояния (полный пластический шарнир) считаются так же, как и конструкции 2 класса (ограниченное развитие пластики).

проверка 1 – с учетом развития пластических деформаций;
проверка 2 – без учета развития пластических деформаций.

Если прочность по проверке 1 обеспечивается, а по проверке 2 – нет, то элемент в данном сечении действительно работает с учетом развития пластических деформаций. И только в этом случае производится учет пластики в дальнейших проверках устойчивости и местной устойчивости.
Формулы для проверки прочности по нормальным напряжениям, указанные в таблице 2 и используемые в программе, учитывают все составляющие усилий в рассматриваемом сечении.

Прочность по касательным напряжениям проверяется по формулам (42) в основе которых лежит формула Журавского.
Прочность по приведенным напряжениям (совместное действие нормальных и касательных напряжений) проверяется по формулам теории прочности (44).

Общая устойчивость

Проверка устойчивости плоской формы изгиба (по φb) производится для открытых профилей следующих типов: двутавр симметричный, двутавр несимметричный, тавр, швеллер, а также для полосы. При определении коэффициента устойчивости при изгибе φb используется расчётная длина lef b, которая задаётся пользователем по указаниям пунктов 8.4.2 и часто равна расчётной длине элемента в плоскости минимальной жёсткости. Коэффициент φb определяется в соответствии с указаниями приложения Ж. Все задаваемые исходные данные соответствуют таблицам указанных приложений. Если заранее известно, что для рассматриваемого конструктивного элемента такая проверка не понадобится или вид нагрузки и загруженный пояс определить невозможно (например, колонна каркаса здания), рекомендуется для симметричных двутавров и швеллеров задать балочную схему работы, два и более боковых закреплений, а для несимметричных двутавров и тавров задать вид нагрузки, вызывающий чистый изгиб.
Для сечений из несимметричных двутавров или тавров в программе отсутствует проверка устойчивости плоской формы изгиба для консолей, по причине отсутствия указаний для такой проверки консолей в действующих нормах.
Поскольку для сечений из полосы в нормах отсутствуют указания для проверки устойчивости плоской формы изгиба, в программе определение коэффициента устойчивости при изгибе φb производится по формулам (Ж.1), (Ж.2).

Важным вопросом при выполнении этой проверки является определение расчётных длин элементов. Расчётные длины задаются пользователем. При этом он может руководствоваться разделом 10, или специальной литературой (например, С. Д. Лейтес «Справочник по определению свободных длин элементов стальных конструкций», Москва, 1963 г).
Для сечений из одиночного уголка пользователь должен задать радиус инерции, используемый для данной проверки. При этом следует руководствоваться п. 10.1.4, 10.2.2 и 10.2.3.
Следует отметить, что в соответствии со всеми рассматриваемыми нормами коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии (см. примечание п. 2 к таблице коэффициентов Для коробчатых сечений и для сечений из сплошного прямоугольника (полосы) обозначение – по формулам (120).
Для сечения из одиночного швеллера при наличии изгиба в плоскости большей жёсткости значения коэффициента формы сечения Для несимметричных двутавров общего вида с произвольным соотношением площадей большей и меньшей полок, в нормах отсутствуют значения коэффициента формы сечения . В программе коэффициент (осевой коэффициент асимметрии несимметричного двутавра), где Afc и Аft соответственно площадь сжатой и растянутой полки.
В программе определяется значение коэффициента Для сечений из круглой трубы или сплошного круглого сечения при проверке устойчивости по изгибной форме:

Устойчивость по изгибно-крутильной форме

Проверка производится по формулам (111.
Для сечения из одиночного швеллера при наличии изгиба в плоскости большей жёсткости значения коэффициентов α и β принимаются как для симметричного двутавра, о чём выводится соответствующее предупреждение.
При относительных эксцентриситетах в плоскости большей жёсткости (имеется в виду, что плоскость большей жёсткости X10Z1). При этом, в соответствии с указаниями п. 9.2.4 [9.11коэффициент φb, входящий в эту формулу определяется как для балки с двумя и более боковыми закреплениями, независимо от заданных пользователем.
Программой предусмотрена проверка устойчивости также и для растянуто-изогнутых элементов. Проверка производится на основании формулы

Сила растяжения в этом случае оказывает разгружающее действие, но это не гарантирует устойчивость сжатого пояса элемента.
Для сечения из полосы

При проверке местной устойчивости стенок учёт локальных напряжений не предусмотрен. Предполагается также отсутствие продольных рёбер жёсткости. Наличие и шаг поперечных рёбер жёсткости задаёт пользователь, руководствуясь п. 8.5.9, п. 9.4.4. Для изгибаемых элементов отсутствие поперечных рёбер жёсткости приводит к увеличению толщины стенки, которая в этом случае проверяется из условия При проверке местной устойчивости коробчатых сечений, в общем случае, при наличии изгибающих моментов в обоих главных направлениях (Му ≠ 0, Мz ≠ 0), необходимо определить, какие из граней коробки считать стенками, а какие полками.


Центральное сжатие. Стенками считаются все 4 стороны	Внецентренное сжатие вокруг оси Y1. Стенками считаются стороны, параллельные Z1	Изгиб вокруг оси Y1. Стенками считаются стороны, параллельные оси Z1
Внецентренное сжатие вокруг оси Z1. Стенками считаются стороны, параллельные оси Y1	Внецентренное сжатие в двух направлениях. Стенками считаются стороны, параллельные оси Z1	Стенками считаются стороны, параллельные оси Z1
Изгиб вокруг оси Z1. Стенками считаются стороны, параллельные оси Y1	Стенками считаются стороны, параллельные оси Y1	Изгиб в двух направлениях. Стенками считаются стороны, параллельные оси Z1

Второе предельное состояние

Прогибы элементов или конструктивных элементов проверяются в направлении их локальных осей Y1 и Z1. Необходимость такой проверки при подборе или проверке стальных конструкций задаётся пользователем на основании приложения Е СП 20.13330.2011 или других нормативных документов. При этом используются нормативные (эксплуатационные) значения постоянных нагрузок и длительные нагрузки, или длительно действующая часть кратковременных нагрузок со своими коэффициентами сочетаний. Такой подход справедлив для конструкций, загруженных постоянными, полезными, снеговыми и другими нагрузками, имеющими длительно действующую часть. К таким конструкциям относятся, например, стропильные балки, ригели покрытия, прогоны покрытия, балки и ригели перекрытий, балки рабочих и обслуживающих площадок, лестничные косоуры и марши, балки балконов и лоджий. Опоры конструктивных элементов (места, где прогибы принимаются равными нулю) задаются с помощью раскреплений. Если заданы раскрепления конструктивного элемента, то его прогиб считается относительно прямой линии, соединяющей эти раскрепления. При отсутствии раскреплений принимается полное перемещение сечений конструктивного элемента в составе расчётной схемы. Необходимость задания раскреплений определяет пользователь. Следует обратить внимание, что в режиме подбора сечения конструктивного элемента принято, что величина его прогиба изменяется обратно пропорционально изгибной жёсткости ЕI рассматриваемого конструктивного элемента и не учитывает перемещение других элементов расчётной схемы. Если при наличии раскреплений это предположение справедливо, то при их отсутствии такой подход может привести к неправильному результату. Поэтому в случае обоснованного отсутствия раскреплений окончательный расчёт сечений должен быть выполнен в режиме проверки.
Предельно допустимые прогибы задаются пользователем. При этом в каждом из направлений он может задать как величину прогиба в миллиметрах или в долях пролёта, так и автоматический выбор предельного прогиба по п. 2 таблицы Е.1 СП 20.13330.2011.
Для конструкций, у которых ограничены горизонтальные прогибы и перемещения от ветра по п. Е.2.4.1, Е.2.4.3, Е.2.4.4 СП 20.13330.2011 следует выполнить дополнительную проверку таких прогибов по локальным эпюрам перемещений, либо проверку горизонтальных перемещений соответствующих узлов от нормативных (эксплуатационных) значений ветровых нагрузок. К таким конструкциям относятся, например, колонны каркаса, стойки фахверка, ригели фахверка, опоры конвейерных галерей.
Проверку прогибов сложных стержневых систем, например, стропильных ферм или структурных блоков покрытия, следует выполнять по перемещениям характерных узлов в различных комбинациях загружений (с помощью РСН).

Необходимость такой проверки задаётся пользователем. Проверка гибкости конструктивных элементов производится на основании п. 10.4.1, 10.4.2 СП 16.13330.2011. Величину предельно допустимой гибкости задаёт пользователь. При этом он может задать требуемую величину сам, либо воспользоваться подсказкой программы, выбрав нужную строку из предлагаемых таблиц действующих норм.

Каменные и армокаменные конструкции

Расчет армокаменных конструкций в ПК ЛИРА-САПР реализует положения норм СП 15.13330.2012, СНиП II-22-81 и ДБН В.2.6-162.

Новая вкладка конструирования «Кирпич»

Схема формируется в графической среде ВИЗОР-САПР или препроцессоре «САПФИР-КОНСТРУКЦИИ». Назначаются горизонтальные уровни конструктивной схемы (на уровне наименьшего сечения простенков, на уровне опирания плит перекрытий и др.), в которых выполняется проверка прочности кирпичной кладки. При вычислении усилий в процессоре учитывается совместная пространственная работа несущих кирпичных и железобетонных элементов здания. В процессе расчета производится определение необходимого количества сеток и подбор стержней вертикального армирования. Возможен вариантный расчет на основе указания пользователем различных вариантов расчетных участков стены.

Виды экранов исходных данных и результатов расчета в системе Армокаменные Конструкции

Подготовка и задание материалов в расчетной схеме, аналогична технологии подготовки исходных данных для расчета стальных и ж/б конструкций. Материалы для расчета армокаменных конструкций состоят из трех компонент: характеристик кладки; характеристик арматуры; характеристик внешнего усиления простенков.

Диалоговое окно задания материалов для расчета армокаменных конструкций

По результатам статического и динамического расчета формируются нагрузки на кирпичные простенки. Нагрузки на простенки выводятся как для отельных загружении, так и комбинаций. Помимо мозаики нагрузок на простенки есть возможность представления их в виде векторов, приложенных в центрах тяжести для каждого простенка.

Мозаика нагрузок на простенки

Векторное представление нагрузок на простенки армокаменных конструкций

В качестве результатов подбора армирования сетками выводится мозаика количества рядов кладки, через которое необходимо выполнить армирование, выводится мозаика требуемых диаметров сеток и соответствующий процент армирования кладки.

Мозаика коэффициентов запаса прочности

Мозаика количества рядов кладки для установки сеток

Если в расчете использовался вариант армирования вертикальными стержнями или комбинацией из сеток и стержней, в результатах доступны мозаики требуемого количества вертикальных стержней и их диаметры, а также соответствующий процент армирования.

Для каждого уровня возможна выдача эскиза рабочего чертежа с указанием количества рядов кладки, через которые необходимо укладывать арматурные сети.

Возможно задание в одном проекте различных типов армокаменных конструкций, различных типов камня, шлакоблоков, ракушечника, туфа и др.

Расчет каркаса промздания в ЛИРЕ(кто как считает ?)

1. В лире задается полная схема каркаса (включая кровельные прогоны),
- все элементы задаются 10 типом и связи тоже(в том числе крестовые и реактивные).
- коэффициент мю по колоннам из плоскости рамы равен 1 (в плоскости считается отдельно)
- вес ограждающих конструкций прикладывается к верху колонн
2. В лире задается каркас, состоящий из рам и реактивных связей, прогоны и крестовые связи считаются отдельно.
- крестовые связи не ставятся, но коэффициент мю по колоннам из плоскости рамы равен 1 (в плоскости считается отдельно)
3. В лире считается только плоская рама(выбирается наихудший случай)

Во всех 3 случаях усилия для расчета узлов берутся из таблицы усилий элементов РСУ. Эти же усилия берутся и для расчета фундаментов.

Я по молодости считал и по 1 и 3 варианту.
- 1 варианте будет достаточно сложно добиться правильного расчета крестовых связей.
- во 2 варианте будут подобраны большие сечения колон
- а 3 вариант, требует очень хорошего понимания работы конструкций

По промзданиям по-моему было в:
-Современные технологии расчета и проектирования металлических и деревянных конструкций / Курсовое и дипломное проектирование. Исследовательские задачи.
-Компьютерные технологии проектирования железобетонных конструкций

А я вот, получив материал на экспертизу, по примененной расчетной схеме (для простых зданий и сооружений) зачастую на 90% процентов делаю вывод о квалификации расчетчика. Впрочем, как и по постам на форуме.

P.S. И если вариант плоской рамы требует большего понимания работы конструкции, чем пространственной схеы, то я умолкаю

P.P.S. Не по теме, но добавлю: объем расчетных материалов иногда просто прямо указывает, что результаты никто не анализировал -"А у меня все машина посчитала"

Я имел в виду, что мы считаем только плоскую раму в Лире, а все остальное прикидываем в ручную.
И что забить тупо схему элементами типа 10 намного проще, а потом сказать что машина все посчитала.

я считаю пространственную схему в Лира с последующей передачей в лира стк, но конечно же, вариант с плокой рамой никто не отменял.
Лира Стк имеет возможность проверить некоторые типовые узлы.
сложные хорошо проверять в ansys

ОК, Вы принесли мне расчет на экспертизу. Первое, что я Вас спрашиваю: почему применен 10-й тип КЭ, а не 5-й. Разницу понимаете ?

P.S. Такая "экспертиза" все-таки гипотическая и доброжелательная. В реале обнаружив "неположенные" изгибающие моменты, например, в месте шарнирного опирания стропильной фермы я напишу: "Статическтй расчет представляется недостоверным - объяснить наличие изгибающих моментов в размере . в месте. "

P.P.S. А вот по грамотному ручному расчету вопросов не будет. Никогда. Только вот не нравится слово "прикидываем"

P.P.P.S. Кстати, по первой схеме автор изначального вопроса в 99 % случаев неверно посчитает прогоны, если передаст этот расчет в ЛИР-СТК или аналогичные "навески"

Как я понимаю, даже если при расчете фермы взять 10 тип КЭ, то моменты там будут стремится к 0, и ими можно пренебречь. (разумеется если схема задана правильно. )

- как считать в сейсмическом районе
- как считать крестовые связи
(я не нашел ни одного внятного объяснения как это сделать, если использовать нелинейные элементы то лира не позволяет использовать РСУ. )
- как получить нагрузки на фундаменты
(я беру максимальную по модулю нагрузку из таблицы "РСУ стержни")

з.ы. пришел к выводу что прогоны нужно считать в ручную.
з.з.ы имеется в виду крестовые связи в пространственном каркасе. в ручную конечно они считаются на раз.

Ну например на том, что вертикальный предельный прогиб прогона определяется с учетом длительной снеговой нагрузки [таб.19, СНиП 2.01.07-85*], которая равна 0,5 кратковременной (см. п 1.7к СНиП 2.01.07-85*]. А вот прочность и устойчивость с учетом кратковременной.
Да и еще , если прогоны не работают в схеме как распорки, то учесть это тоже проблематично, хотя и можно.

- так же, как и в несейсмическом, с добавлением воздействий по СНиП II-7-81*. При этом потребуется разобраться с особенностями ввода в программу исходных и последующего анализа результатов.
- все же существует способ - где-то читал, просто Лиру не знаю. Принцип скорее такой: связи задаются элементами одностороннего действия (на сжатие не работают), пользуясь СНиПовским допущением о "выключении" сжатой гибкой связи.
- нагрузки на фундаменты лучше получить отдельно по загружениям. И так и выдавать. Получить можно в виде реакций опор, или нагрузок от фрагмента и т.д. Более правильные нагрузки получаются при совместном расчете сооружения и основания.
- прогоны вручную считать надо эксперту IBZ, он любит это дело. Надеюсь, он сам расшифрует свое предостережение.

29. Расчёт металлических конструкций по предельным состояниям в ПК ЛИРА 10.4

Читайте также: