Расчет металлической лестницы в скаде
Обновлено: 13.05.2024
Проектирование металлокаркаса любого строительного сооружения не ограничивается указанием профилей несущих элементов. Очень важным процессом является конструирование стальных узлов примыканий элементов. И здесь, конечно же, не обойтись без расчета стальных узлов. Расчетный комплекс SCAD Office предлагает современное решение задачи – подпрограмма КОМЕТА-2. В подпрограмме SCAD Office сосредоточенна методика анализа несущей способности некоторых типов узлов (все узлы подпрограмма посчитать не сможет, однако, поможет разложить сложный стальной узел на несколько типовых).
Итак, рассмотрим ряд примеров расчета стальных узлов с помощью SCAD Office.
Расчет стального узла фермы из гнутосварного профиля.
Фермы из квадратных и прямоугольных труб широко распространены в нашей стране, и проверка устойчивости стенок – неотъемлемая часть расчета, которая, кстати, может повлиять на уже ранее выбранный профиль. На рисунке ниже изображена двух пролётная рама с железобетонными колоннами и стальными стропильными и подстропильными фермами.
Наиболее уязвимым считается узел подстропильной фермы в точке опирания стропильной фермы на подстропильную. Его мы и проверим.
Расчет такого узла описан в СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» приложении Л. Есть соответствующий рисунок в нормативном документе.
Как видно по рисунку для вычисления несущей способности узла нужны усилия N и F. Их можно получить из ранее собранной расчетной модели в SCAD Office, которую наверняка будет собирать инженер для подбора элементов металлопроката.
Методика, приведенная в СП «стальные конструкции» полностью реализована в SCAD Office, в подпрограмме КОМЕТА-2. В качестве исходных данных вводятся усилия, выбранные сечения и геометрия решетки фермы. Усилия получим по нашей расчетной схеме для средней рамы
Также хочется отметить, что на этом этапе несущая способность пояса обеспечена:
Указав в исходных данных программы SCAD Office (подпрограмме КОМЕТА-2) все необходимые данные, получаем результат в виде коэффициента использования и схематического чертежа. Усилия указываются от действия расточного сочетания нагрузок (прямого обмена данными между SCAD и КОМЕТА-2 нет, поэтому все данные переносятся вручную).
Несущая способность пояса в узле не обеспечена (значение коэффициента использования больше 1), хотя по результатам расчета на первом этапе пояс обладал допустимым запасом несущей способности. Невыполнение подобного расчета провоцирует обрушение здания.
Расчет опорного узла базы колонны.
Классическим решением опирания колонны стальной рамы на фундамент является жесткая база колонны. При конструировании базы необходимо правильно подобрать болты, все пластины, задать отступы базовой пластины и т.д. Очень простой алгоритм расчета этой задачи предлагается в программе SCAD Office (подпрограмме КОМЕТА-2): по заданным усилиям программа не только проверяет введенное Вами решение базы колонны, но и самостоятельно способна законструировать параметры узла. В качестве примера воспользуемся стальным каркасом однопролетного промышленного здания.
Усилия на узел опирания можно собрать по расчетной схеме с помощью нагрузки от фрагмента схемы. Здесь потребуются нагрузки вертикальные, поперечные и изгибающего момента в участке обреза фундамента. Опорные реакции в узле будут исходными данными в программе КОМЕТА-2. Результат расчета получаем также в виде коэффициента использования и схематичного чертежа.
В запасе инструментария SCAD Office, подпрограммы КОМЕТА-2, есть расчетные модули стыковых узлов балок, сопряжения узлов ригеля и колонн, а также типовые узлы, где уже сформированное конструктивное решение проверяется на указанную нагрузку.
Расчет закладной детали.
К узлам стальных конструкций можно отнести и узел крепления стальной балки к бетонной стене. Здесь помимо элементов крепления важно произвести расчет закладной детали. Закладные детали рассчитываются по нормам железобетонных конструкций, в комплексе SCAD Office за расчет закладных отвечает подпрограмма АРБАТ. Подпрограмма АРБАТ позволяет рассчитать закладные 3-х типов. Данные которые потребуется для расчета – поперечное усилие и параметры расположения анкеров.
Итак, с помощью подпрограмм SCAD Office у любого инженера есть возможность законструировать и произвести расчет стальных узлов конструкций. Программы SCAD Office просты в освоении, очень удобны, и что также важно – выполняют расчеты по всем действующим нормам Российской Федерации.
Расчет МК в Scade. Расчетные длины.
Как все таки правильно считать в скаде Металлические конструкции?
к примеру я считаю лестницу. Стержневая-пространственная модель. И вот косоур у меня стержень, разбит на конечные эл-ты - маленькие стерженьки между ступенями. длина одного такого стержня L=0.35м. Всего косоура 2.7м
Конкретно непонятно
1) Как правильно задавать конструктивный эл-т.
пробовал весь косоур,(коэф. расчт.длин 1 и 1) и пробовал один конечный эл-т с коэффициентами расчетных длин так что его длина равнялась целому косоуру.
РЕЗУЛЬТАТЫ разные. (Коэфициенты запаса 0.8 в первом случае и 0.114 во втором )
2) Как правильно понимать расчетные длины стержней при расчете на устойчивость?. Т.е. если у меня конечный элемент L=0.35м, а в расчете в таблице стоит число 2.876м . Что это надо делить 2.876 на 0.35.
3) Кристалл. Выбераем режим сопротивление сечения. Загружаем РСУ до этого сохраненные в Скаде С одного из конечных элементов. Принимаем длину элемента 2.7м Ставим коэф. расчетн. длин 1 и1 и опять Получаем разные результаты. Близко не похожие на скадовские.
Здесь не в скаде проблема. Вам просто нужно разобратся с самим понятием коефициента расчетной длинны.
Неплохо бы выложить модель было, думаю лестница - не секретный объект.
1) я думаю разница есть потому, что в ваших конечных элементах разные усилия. Есть закономерность: чем больше усилие в элементе, тем меньше будет его коэфициент расчетной длинны. У вас же получилось, что вы коэфициент расчетной длинны для наименее загруженного элемента применили к наиболее загруженному. Думаю правильным будет первый вариант. Берите коэфициент расчетной длинны для всего конструктивного элемента по фактическому закреплению (см. СНиП II-23-81*).
2) Не совсем понятно о каких коэфициентах расчетных длин (или просто о каких расчетных длинах) вы говорите: о посчитанных в СКАДЕ, или по СНиПу вышеупомянутому. Скажу сразу: получить внятный коэфициент расчетной длинны в вашей модели с помощью СКАДа получится врядли. Считайте по СНиПу.
3) Вы загрузили РСУ "с одного из конечных элементов". Чудесно. Если это элемент с самыми большими усилиями - все правильно. А расчетную длинну считайте по СНиПу (повторюсь). Здесь я имею ввиду весь ваш конструктивный элемент.
ЗЫ: вообще непонятно, что это за лестница, которая стоит таких мытарств.
Негр преклонных годов
Лестница обычная. Просто на ее примере хочу наконец разобраться. Это про мытарства.
Значит по пунктам.
Начну со 2ого. Ответ понятен. Вопросов больше нет.
3). Сам разобрался. Если делать все правильно, то результаты одинаковые.
1) Тоже разобрался, но раз уж тему открыл хочу продолжить.
В модели я задал несколько конструктивных эл-ов.
Косоур1 - конструктивный элемент состоящий из 7 к.э. стержней, что соответствует реальному элементу. Коэффициенты 1 и 1.
Косоур 2 - конструктивный эл-т состоящий из 1ого к.э. с коэффициентами 7 в плоскости и 1 из плоскости.
Косоур 3 - тоже что и косоур 1 только коэффициенты 1 в плоскости и 1/7 из плоскости.
Результаты 0.8, 0.22, 0.22 соответственно. Предполагаю что вариант 3 самый правильный.
У меня сейчас тоже мытарства с лестницей. Правда ситуация хуже - пятиметровая высота 2 марша опирание только сверху и снизу. Включил всю фантазию - пока ничего.
А насчет вас, то не очень удачный вы пример подобрали для разбирания в вопросах устойчивости. Я че то даже не уверен, что косоуры ваши на енту устойчивость считать особо нужно.
Это да. Там больше закладушки считать надо. Но вопрос про то как правильно задавать конструктивные эл-ты, меня давно мучал. Жаль что пункт 2) так быстро отпал.
А вы выкладывайте вашу лестницу тоже сюда. Вместе подумаем.
Расчет металлической сварной балки в СКАДЕ и в Кристалле
Делаю расчет металлической сварной балки в СКАДЕ и в Кристалле. В скаде результаты показывают перемещения по Z максимальные - 0.29мм, в кристалле - 9.664е-005 м. Это только от собственного веса. Почему такая разница - не пойму?
У Вас различные кинематические условия.
В SPR наложите связи на все узлы концевых сечений балки. А если Вы еще и введете одинаковые нагрузки, то получите достаточно близкие результаты перемещений.
Наложил связи - да логично. Нагрузка в скаде - собственный вес автоматом, в кристалле - тоже СВ автоматом. В скаде после задания связей прогиб стал 0.12 мм - всеравно большая разница..
В кристалле суммарная нагрузка 0,22*10=2,2т (РАСЧЕТНАЯ. т.е. с учетом коэффициентов)
В СКАДе по протоколу 2,2608т (все коэффициенты 1)
Задал в кристалле 2.2608т как распределенную по всей длинне - прогиб 1 миллиметр =) - уже лучше, но почему при задании в Кристалле нагрузки через кнопочку "собственный вес" - он задает, повидимому, нагрузки на 1 п.м. - 0.22 и почему получаются - такие мизерные прогибы?
Перемещения зависят от условий закрепления, жесткости и нагрузки.
Судя по всему либо у Вас достаточно незначительная нагрузка для такого сечения, либо слишком большая жесткость для данной нагрузки
Попробуйте сравнить прогибы при одинаковых сечениях, а не при разных .
Высота в кристалле 800, в СКАДе 820.
Связи осознанно упорядочить.
Нагрузки, автоматически задаваемые и там и тут одинаковые (~0,22 т.м), с небольшой разницей из-за перехлеста оболочек - это мизер.
В-0бщем, при правильном сравнении прогиб и там и тут 0,51 мм +/-0,005 мм. И это адекватно нагрузке, сечению, пролету и материалу.
Хотел поднять старую тему, но вот попалась эта. Прошу прощения у автора темы, но речь пойдет тоже о "Кристалле" и сварном сечении, только проверяемом как сжато-изогнутый стержень.
На экспертизе попалось сечение со следующими расчетными данными:
Сечение - сварное двутавровое Ст-1160х10 + 2п-300х20
Расчетное сопротивление стали - Ry=2450 кг/см2 (С245)
Физическая длина элемента - L=8.05 (м)
Коэффициент расчетной длины в плоскости стенки: Mюx=4.24 (Lx=34.13 м)
Коэффициент расчетной длины из плоскости стенки: Mюу=0.6 (Lу=4.73 м)
Продольная сжимающая сила - N=-31,5 (т)
Изгибающий момент в плоскости стенки - Mx=173 (тм)
Изгибающий момент для проверки устойчивости из плоскости стенки - Mx=115,4 (тм)
Поперчная сила в сечении - Q=23 (т)
Расчет в представленных материалах проводился в Кристалле (версию не скажу). Результат - все ОК с коэффициентом использования ~0,74. Я с таким результатом категорически не согласился. А что скажут знатоки Кристалла??
Попробуйте сравнить прогибы при одинаковых сечениях, а не при разных .
Высота в кристалле 800, в СКАДе 820.
Ильнур - да согласен, но ведет лишь к еще большей разнице. Если в Кристалле делаю тоже 820 - то прогиб умешьшается еще больше.
ИБЗ: я тут с 2мя расчетчиками поговорил на работе - оба с сертификатами, вроде грамотные люди, один говорит что в кристалле вообще ничего не считает - все в СКАДЕ делает и кристаллу не верит, другой - с точностью до наоборот - верит Кристаллу..
ПС: Сижу эксперементирую со сварной балкой. - из-за непоняток с собственным весом в кристалле - убрал его вообще, прикладываю только распределенную нагрузку, эксперементирую с опорами - разница между СКАДом и Кристаллом коллебелтся в 1.2-2 раза..
Несколько примеров расчета в SCAD Office
Программный комплекс SCAD помимо расчетного модуля конечно-элементного моделирования имеет в своем составе набор программ, способных выполнять решение более частных задач. Ввиду своей автономности набор программ сателлитов можно использовать отдельно от основного расчетного модуля SCAD, причем не запрещается выполнять совместные расчеты с альтернативными программными комплексами (ПК ЛИРА 10, Robot Structural Analysis, STARK ES). В данной статье мы рассмотрим несколько примеров расчета в SCAD Office.
Пример подбора арматуры в ребре плиты заводской готовности в программе SCAD
Плита будет монтироваться на стройплощадке, например, на кирпичные стены шарнирно. Моделировать для такой задачи всю плиту, часть здания или целиком все здание считаю нецелесообразным, поскольку трудовые затраты крайне несоизмеримы. На помощь может прийти программа АРБАТ. Ребро рекомендуется нормами рассчитывать, как тавровое железобетонное сечение. Меню программного комплекса SCAD интуитивно-понятное: по заданному сечению, армированию и усилию инженер получает результат о несущей способности элемента со ссылкой на пункты нормативных документов. Результат расчета может быть автоматически сформирован в текстовом редакторе. На ввод данных уходит примерно 5-10 мин, что значительно меньше формирования конечно элементной модели ребристого перекрытия (не будем забывать, что в определенных ситуациях расчет методом конечных элементов дает больше расчетных возможностей).
Пример расчета закладных изделий в SCAD
Теперь вспомним расчет закладных изделий для крепления конструкций к железобетонным сечениям.
Нередко встречаю конструкторов, закладывающих параметры из конструктивных соображений, хотя проверить несущую способность закладных довольно просто. Для начала необходимо вычислить срезающее усилие в точке крепления закладной детали. Сделать это можно вручную, собрав нагрузки по грузовой площади, или по эпюре Q конечно-элементной модели. Затем воспользоваться специальным расчетным боком программы АРБАТ, занести данные по конструкции закладной детали и усилиям, и в итоге получить процент использования несущей способности.
Еще с одним интересным примером расчета в SCAD может столкнуться инженер: определение несущей способности деревянного каркаса. Как мы знаем, ввиду ряда причин расчетные программы МКЭ (метод конечных элементов) не имеют в своем арсенале модули расчета деревянных конструкций по российским нормативным документам. в связи с этим расчет может производится вручную или в другой программе. Программный комплекс SCAD предлагает инженеру программу ДЕКОР.
Помимо данных по сечению, программа ДЕКОР потребует от инженера ввода расчетных усилий, получить которые поможет ПК ЛИРА 10. Собрав расчетную модель, можно присвоить стержням параметрическое сечение дерева, задать модуль упругости дерева и получить усилия по деформационной схеме:
Полученные усилия далее необходимо задать в программе ДЕКОР для расчета сопротивления деревянного сечения.
В данном примере расчета в SCAD, критическим значением оказалась гибкость элемента, запас по предельному моменту сечений «солидный». Вспомнить предельное значение гибкости деревянных элементов поможет информационный блок программы ДЕКОР:
Пример расчета несущей способности фундамента в SCAD
Неотъемлемой частью моделирования свайно-плитного фундамента является расчет несущей способности и осадки сваи. Справится с задачей подобного рода, инженеру поможет программа ЗАПРОС. В ней разработчики реализовали расчет фундаментов согласно нормам «оснований и фундаментов» и «свайного фундамента» (в расчетных программах МКЭ таких возможностей не встретишь). Итак, чтобы смоделировать сваю, необходимо вычислить жесткость одноузлового конечного элемента. Жесткость измеряется в тс/м и равна отношению несущей способности сваи к ее осадке. Моделирование рекомендуется выполнять итерационно: в начале задавать приближенную жесткость, затем уточнять значение жесткости по вычисленным параметрам сваи. Построенная модель расчета методом конечных элементов позволит нам не только точно найти нагрузку на сваю, но и рассчитать армирование ростверка:
После расчета конструкции пользователь ПК ЛИРА 10 сможет вычислить требуемую нагрузку на сваю по выводу мозаики усилий в одноузловом конечном элементе. Полученное максимальное усилие будет являться требуемой расчетной нагрузкой на сваю, несущая способность выбранной сваи должна превышать требуемое значение.
В качестве исходных данных в программу ЗАПРОС вводиться тип сваи (буровая, забивная), параметры сечения сваи и грунтовые условия согласно данным геологических изысканий.
Пример расчета узловых соединений в SCAD
Расчет узловых соединений – важная часть анализа несущей способности зданий. Однако, зачастую, конструктора пренебрегают данным расчетом, результаты могут оказать крайне катастрофическим.
На рисунке приведен пример отсутствие обеспечения несущей способности стенки верхнего пояса подстропильной фермы в точке крепления стропильной фермы. Согласно СП «Стальные конструкции» подобные расчеты производятся в обязательно порядке. В программа расчета методом конечных элементов и такого расчета тоже не встретишь. Выходом из ситуации может стать программа КОМЕТА-2. Здесь пользователь найдет расчет узловых соединений согласно действующих нормативных документов.
Наш узел – ферменный и для его расчета необходимо выбрать советующий пункт в программе. Далее пользователь выбривает очертание пояса (наш случай V-образный), геометрические параметры панели, усилия каждого стержня. Усилия, как правило, вычисляются в расчетных программах МКЭ. По введенным данным программа формирует чертеж для наглядного представления конструкции узла и вычисляет несущую способность по всем типам проверки согласно нормативным документам.
Пример построения расчета МКИ в SCAD
Построение моделей расчета методом конечных элементов не обходится без приложения нагрузок, вычисленные вручную значения присваиваются в расчетных программах МКЭ на элемент. Помощь в сборе ветровых и снеговых нагрузках инженеру окажет программа ВЕСТ. Программа включает в себя несколько расчетных модулей, позволяющих по введенном району строительства и очертанием контура здания вычисляет ветровую и снеговую нагрузку (самые распространенные расчетные модули программы ВЕСТ). Так, при расчете навеса, конструктор должен указать высоту конька, угол наклона и ширину ската. По полученным эпюрам нагрузка вводится в расчетную программу, например, ПК ЛИРА 10.4.
В качестве вывода, могу сказать, что программный комплекс SCAD и его сателлиты позволяют пользователю существенно снизить трудозатраты при вычислении локальных задач, а также формировать точные расчетные модели, а также содержат справочные данные, необходимые в работе инженеров - строителей. Автономность программ позволяет конструкторам использовать их в сочетании с любыми расчетными комплексами, основанных на расчете методом конечных элементов.
Также рекомендую посмотреть вебинар по совместному использованию ПК ЛИРА 10 и программы ЗАПРОС (SCAD office) на примере расчета свайного основания.
Читайте также: