Расчет металлической рамы в лире сапр
Обновлено: 19.05.2024
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 |
| 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.
Расчёт рамы в Лире ч.6 — Оптимизация сечений
В прошлой статье Расчёт рамы в Лире ч.5 — Прочностной расчёт мы подобрали сечения, теперь попробуем их оптимизировать.
Оптимизация конструкции
Несмотря на то, что решение в принципе рабочее, возможно оно не вполне обосновано экономически. Наша дальнейшая задача проработать другие варианты конструкции, чтобы она была как можно меньше по стоимости. Начнем мы оптимизацию с балки.
Есть несколько вариантов оптимизации:
1) Изменить схему (например ввести дополнительную стойку по центру, изменить закрепление с колонной и т.д.). В рамках этой задачи мы не будем пока этим заниматься, но в дальнейшем сравним схемы с другими;
2) Изменить сортамент металлопроката. Т.к. у нас сечение балки подбирается по изгибающему моменту, то если поменять профиль на профиль имеющий примерно такой же момент сопротивления сечения (Wx), при этом имеющую массу меньше, то скорее всего это будет экономичнее (необходимо еще проверить на прогиб и другие параметры).
3) Увеличить марку стали. Марка стали у нас принята минимально требуемая С245, но мы же можем увеличить её. Тогда при увеличении прочности стали уменьшится профиль и, соответственно расход стали и нагрузки от веса балки на нижележащие конструкции. Конечно более прочная марка стали будет дороже, но для изгибаемых элементов это, как правило, оправданно.
Таблица результатов
Чтобы понять какой метод оптимизации нам подходит или не подходит необходимо просмотреть по каким параметрам программа подобрала нам белку. Т.е. что является критическим при подборе. Для этого нам необходимо просмотреть таблицу результатов для наших элементов.
Проверка подбора балки
С помощью команды Отметка элементов выбираем все элементы балки (от 5 до 12) и по вкладке Конструирование жмем на кнопку Документация -> Таблица результатов для стали.
Выбираем Проверка и нажимаем на Зеленую галочку
Получаем следующую таблицу:
Балки
| Элемент | НС | Группа | Шаг ребер, м | Фb min | Проценты исчерпания несущей способности балки по сечениям, % | Длина элемента, м | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| нор | тау | с1 | УБ | Прг | УС | УП | 1ПС | 2ПС | М.У | ||||||
| Сечение: 2.1.1. Двутавр 55Б1 | |||||||||||||||
| Профиль: 55Б1; СТО АСМЧ 20-93 | |||||||||||||||
| Сталь: ВСт3Гпс5; ГОСТ 380-71* | |||||||||||||||
| Сортамент: СТО АСМЧ 20-93. Нормальные двутавры | |||||||||||||||
| 5 | 1 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 0 | 16 | 11 | 0 | 92 | 52 | 0 | 16 | 92 | 52 | 6.03 |
| 5 | 2 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 8 | 16 | 12 | 0 | 92 | 52 | 33 | 16 | 92 | 52 | 6.03 |
| 5 | 3 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 15 | 16 | 16 | 0 | 92 | 52 | 33 | 16 | 92 | 52 | 6.03 |
| 5 | 4 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 23 | 16 | 20 | 0 | 92 | 52 | 33 | 23 | 92 | 52 | 6.03 |
| 5 | 5 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 31 | 16 | 25 | 0 | 92 | 52 | 33 | 31 | 92 | 52 | 6.03 |
| 6 | 1 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 31 | 11 | 24 | 0 | 92 | 52 | 33 | 31 | 92 | 52 | 6.03 |
| 6 | 2 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 36 | 11 | 28 | 0 | 92 | 52 | 33 | 36 | 92 | 52 | 6.03 |
| 6 | 3 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 42 | 11 | 32 | 0 | 92 | 52 | 33 | 42 | 92 | 52 | 6.03 |
| 6 | 4 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 47 | 11 | 36 | 0 | 92 | 52 | 33 | 47 | 92 | 52 | 6.03 |
| 6 | 5 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 53 | 11 | 40 | 0 | 92 | 52 | 33 | 53 | 92 | 52 | 6.03 |
| 7 | 1 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 53 | 7 | 40 | 0 | 92 | 52 | 33 | 53 | 92 | 52 | 6.03 |
| 7 | 2 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 56 | 7 | 42 | 0 | 92 | 52 | 33 | 56 | 92 | 52 | 6.03 |
| 7 | 3 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 59 | 7 | 45 | 0 | 92 | 52 | 33 | 59 | 92 | 52 | 6.03 |
| 7 | 4 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 63 | 7 | 47 | 0 | 92 | 52 | 33 | 63 | 92 | 52 | 6.03 |
| 7 | 5 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 66 | 7 | 50 | 0 | 92 | 52 | 33 | 66 | 92 | 52 | 6.03 |
| 8 | 1 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 66 | 2 | 49 | 0 | 92 | 52 | 33 | 66 | 92 | 52 | 6.03 |
| 8 | 2 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 67 | 2 | 50 | 0 | 92 | 52 | 33 | 67 | 92 | 52 | 6.03 |
| 8 | 3 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 68 | 2 | 51 | 0 | 92 | 52 | 34 | 68 | 92 | 52 | 6.03 |
| 8 | 4 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 69 | 2 | 52 | 0 | 92 | 52 | 34 | 69 | 92 | 52 | 6.03 |
| 8 | 5 | КБ1 | 0.00 | 1.00 | 70 | 2 | 53 | 0 | 92 | 52 | 34 | 70 | 92 | 52 | 6.03 |
| 9 | 1 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 0 | 16 | 11 | 0 | 92 | 52 | 0 | 16 | 92 | 52 | 6.03 |
| 9 | 2 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 8 | 16 | 12 | 0 | 92 | 52 | 33 | 16 | 92 | 52 | 6.03 |
| 9 | 3 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 15 | 16 | 16 | 0 | 92 | 52 | 33 | 16 | 92 | 52 | 6.03 |
| 9 | 4 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 23 | 16 | 20 | 0 | 92 | 52 | 33 | 23 | 92 | 52 | 6.03 |
| 9 | 5 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 31 | 16 | 25 | 0 | 92 | 52 | 33 | 31 | 92 | 52 | 6.03 |
| 10 | 1 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 31 | 11 | 24 | 0 | 92 | 52 | 33 | 31 | 92 | 52 | 6.03 |
| 10 | 2 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 36 | 11 | 28 | 0 | 92 | 52 | 33 | 36 | 92 | 52 | 6.03 |
| 10 | 3 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 42 | 11 | 32 | 0 | 92 | 52 | 33 | 42 | 92 | 52 | 6.03 |
| 10 | 4 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 47 | 11 | 36 | 0 | 92 | 52 | 33 | 47 | 92 | 52 | 6.03 |
| 10 | 5 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 53 | 11 | 40 | 0 | 92 | 52 | 33 | 53 | 92 | 52 | 6.03 |
| 11 | 1 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 53 | 7 | 40 | 0 | 92 | 52 | 33 | 53 | 92 | 52 | 6.03 |
| 11 | 2 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 56 | 7 | 42 | 0 | 92 | 52 | 33 | 56 | 92 | 52 | 6.03 |
| 11 | 3 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 59 | 7 | 45 | 0 | 92 | 52 | 33 | 59 | 92 | 52 | 6.03 |
| 11 | 4 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 63 | 7 | 47 | 0 | 92 | 52 | 33 | 63 | 92 | 52 | 6.03 |
| 11 | 5 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 66 | 7 | 50 | 0 | 92 | 52 | 33 | 66 | 92 | 52 | 6.03 |
| 12 | 1 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 66 | 2 | 49 | 0 | 92 | 52 | 33 | 66 | 92 | 52 | 6.03 |
| 12 | 2 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 67 | 2 | 50 | 0 | 92 | 52 | 33 | 67 | 92 | 52 | 6.03 |
| 12 | 3 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 68 | 2 | 51 | 0 | 92 | 52 | 34 | 68 | 92 | 52 | 6.03 |
| 12 | 4 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 69 | 2 | 52 | 0 | 92 | 52 | 34 | 69 | 92 | 52 | 6.03 |
| 12 | 5 | КБ2 | 0.00 | 1.00 | 70 | 2 | 53 | 0 | 92 | 52 | 34 | 70 | 92 | 52 | 6.03 |
Пояснения что означают обозначения в таблице можно посмотреть нажав в программа F1 и пройды по ссылке Таблица результатов (пояснения) или в таблице ниже:
Таблицы результатов (пояснения)
Номер конечного элемента
Номер сечения по длине конечного элемента
Группа унификации элемента, конструктивный элемент
ШАГ РЕБЕР (РЕШЕТКИ)
Шаг поперечных ребер жесткости или соединительной решетки (планок — в свету)
Расчёт рамы в Лире ч.4 — Нагружение схемы
В прошлой статье Расчёт рамы в Лире ч.3 — Задание жесткостей мы задали сечение схемы, теперь перейдем к её нагружению.
Нагружение схемы
Теперь можно приложить к схеме нагрузки
1. Собственный вес
Добавить собственный вес конструкции проще простого, на верхней панели быстрого запуска нажимаем на кнопку «Добавить собственный вес»
Коэффициент надежности по нагрузке ставим 1.05
Нагрузки должны отобразиться на схеме
Чтобы посмотреть значение можно нажать на кнопку Информация об узел и элементе на нижней панели быстрого запуска и навести на интересующий элемент.
В поле нагрузки отображаются нагрузки на данный элемент.
Чтобы узнать нагрузку в узле нужно проделать тоже самое, только выбрать вместо элемента узел. Но у нас пока нет узловых нагрузок.
В это же загружение можем добавить вес прогонов и сендвич-панелей, хотя это вопрос не принципиальный, можно сделать для них и отдельное загружение.
Мы же добавим его здесь.
От прогонов и кровли нагрузка на балку в месте опирания прогонов составляет 367 кг.
На крайнем нижнем прогоне нагрузка может быть не много меньше, но будем считать что вылет составляет 750 мм и примем туже нагрузку в 367 кг.
На коньке у нас устанавливается 2-а прогона, поэтому нагрузка по идее делится на 2-а, но у нас там нарисован только один узел. В реальности прогон будет опираться чуть ниже конька. Можно конечно добавить еще 2-а узла на некотором расстоянии от конька и рассчитать нагрузку на каждый, но мы упростим эту задачу. Возьмем полную нагрузку с пролета в 1.5 м 367 кг и добавим вес еще одного прогона т.к. у нас их 2-а. Итого нагрузка на коньке будет (349+111)*1,05=483 кг.
Вначале добавляем нагрузку 367 кг по оси Z в узлах 3,4,6,7,8,9,10,11. Выделяем эти узлы при помощи команды Отметка узлов в нижней панели программы. Цвет выделенных узлов должен быть красным. Далее нажимаем на кнопку Нагрузка на узлы в верхней панели (вкладка Создание и редактирование)
Направление выбираем Z. Далее жмем на кнопку с обозначением единичной нагрузки на узел
Т.к. нагрузка в программе выражена в тоннах, то значение пишем 0,367. Направление нагрузки обозначено вниз (красная стрелка +Р), поэтому значение пишем со знаком плюс т.к. оно совпадает
2-а раза жмем по зеленой галочке (вначале в маленьком окне, потом в окне с нагрузкой). На схеме нагрузка будет обозначена синей стрелкой
Значение вы всегда можете посмотреть нажав фонарик (кнопка Информация об узле и элементе на нижней панели).
Теперь выделяем узел в «коньке», у нас это узел №5. Также добавляем нагрузку, теперь это 0,483 т.
Далее добавляем нагрузку от веса стеновых панелей.
Выделяем элементы 1 и 2 при помощи кнопки Отметка элементов на нижней панели. Нажимаем на кнопку Нагрузка на стержни в верхней панели
Направление выбираем Z, жмем на кнопку с обозначением равномерно-распределенной нагрузки
Расчётная нагрузка от сендвич-панелей на колонны 132 кг/м.п. в тоннах это 0,132, так и пишем. Направление у нас совпадает, поэтому значение учитывается со знаком плюс
Жмем 2-а раза галочки и закрываем окна.
Если требуется удалить какую-то нагрузку, то отмечаем нужный узел или элемент и нажимаем на кнопку Удаление нагрузок на верхней панели
Либо с помощью фонарика (кнопка Информация об узле и элементе на нижней панели) выберем нужный узел или элемент, находим в списке не нужную нагрузку и удаляем ее
Вот такая картинка должна получится на 1-ом нагружении
2. Снеговая нагрузка
Снеговая нагрузка и вес должны быть учтены отдельно от веса конструкций. Для этого добавляем новое загружение. На нижней панели нажимаем кнопку нажимаем на кнопку Выбор загружения
Меняем цифру на 2 кликну по стрелке
Здесь же можно изменить название, например написать вместо «Загружение 2» написать «Снеговая нагрузка»
В нижней панели изменится нагружение на цифру 2
Выделяем узлы 3-11 и задаем узловую нагрузку 2.88 т (см. статью Пример расчёта рамы здания. ч.1 — Задание нагрузок). Какие кнопки нажимать, чтобы задать нагрузку, написано выше.
Вот такая картинка должна получится на 2-ом нагружении
3. Ветровая нагрузка
Добавляем новое загружение: на нижней панели нажимаем кнопку нажимаем на кнопку Выбор загружения. Это уже будет 3-е загружение.
Расчётная ветровая нагрузка для наветренной стороны 33,6 кг/м², для подветренной стороны 21 кг/м². При длине между колоннами 6м нагрузка для наветренной стороны будет 33,6 х 6 = 201,6 кг/м.п., для подветренной стороны 21 х 6 = 126 кг/м.п. Направлены они в одну сторону, в нашей схеме справа налево (в программе это положительное значение).
Выделяем элемент №1 (левую колонну, это у нас будет подветренная сторона). Нажимаем на кнопку Нагрузки на стержни, направление ставим X (когда задаем нагрузки действует общая система координат), и выбираем равномерно-распределенную нагрузку
Вводим нагрузку 0,126 т, знак будет плюс т.к. направление ветра совпадает
Жмем 2-а раза по зеленой галочке, нагрузка должна отобразиться на схеме.
Теперь выделяем элемент №2 (правую колонну, это у нас будет наветренная сторона). Нажимаем на кнопку Нагрузки на стержни, направление ставим X (когда задаем нагрузки действует общая система координат), и выбираем равномерно-распределенную нагрузку. Вводим нагрузку 0,202 т и 2-а раза жмем на зеленую галочку.
Вот такая картина у нас получается на 3-ем нагружении
Пульсационная ветровая нагрузка
Во вкладке Расчёт на верхней панели быстрого запуска нажимаем на кнопку Учет статических загружений
№ загружения у нас уже будет 4, № соответствующего статического загружения вводим 1, коэффициент преобразования — 1, нажимаем Добавить
Нажимаем зеленую галочку чтобы закрыть окно, далее нажимаем на кнопку
Далее записываем следующие параметры:
N загружения — 4;
наименование воздействия — Пульсационное;
N соответствующего статического загружения 3;
Матрица масс — Диагональная.
Далее нажимаем на кнопку параметры
Заполняем следующие пункты в окне параметров:
Строительные нормы — СП 20.13330.2011;
Ветровой район — 2 (см. карту 3 СП 20.13330.2011);
Логарифмический декремент колебаний — 0,3 (для стального каркаса с ограждающими конструкциями, см. п. 11.1.10 СП 20.13330.2011)
Остальные параметры по умолчанию
Нажимаем зеленую галочку чтобы подтвердить параметры и в диалоговом окне Задание характеристик для расчета на динамические воздействия щелкните по кнопке Подтвердить.
Генерация таблицы РСУ и РСН
Далее чтобы эти нагрузки правильно суммировались создают таблицу РСУ (Расчётные сочетания усилий) или РСН (Расчётные сочетания нагружений). В принципе достаточно только одного сочетания т.е. задать либо РСУ, либо РСН. В чем разница между РСУ и РСН?
В РСУ программа сама рассчитывает наихудшее сочетание, т.е. если у вас много загружений и очень трудно найти критическое, то РСУ это сделает за вас. Но в РСУ вы не увидите эпюры при самом критичном сочетании, только отдельно для каждого загружения, что не всегда удобно. Кроме того автоматический подбор сечений работает только если сформировать таблицу РСУ.
В РСН вы сами формируете самые опасные сочетания, т.е. вручную вводите какое сочетание критическое и затем можно посмотреть эпюры для этого сочетания.
В общем можно сделать таблицы и РСУ, и РСН, а в первом приближении для подбора сечений можно вообще обойтись только РСУ.
Генерация таблицы РСУ
Во вкладке Расчёт нажимаем на кнопку Таблица РСУ
Для 1-го загружения оставляем вид загружения «Постоянное» (согласно п.5.3 СП 20.13330.2011 данный вид нагрузки постоянный), коэффициент надежности принимаем 1,05 (для стальных конструкций согласно Таблице 7.1 СП 20.13330.2011), доля длительности 1 т.к. эта нагрузка постоянная. Ранее в программе мы уже учитывали этот коэффициент, т.е. у нас нагрузки уже имеют расчётное значение, здесь этот коэффициент вводится чтобы программа могла перевести расчётные нагрузки в нормативные для расчёта по 2-му предельному состоянию. Строительные нормы здесь и далее СП 20.13330.2011
Нажимаем на кнопку Применить (зеленая галочка). Сразу загружение меняется на 2-е.
2-е загружение — это снеговая нагрузка. Снеговая нагрузка может быть кратковременной или временной длительной (п.5.4 и 5.5 СП 20.13330.2011), однако для временной-длительной она принимается с пониженным коэффициентом, поэтому если задать её как кратковременную, то она даст большую нагрузку и это будет правильнее. Поэтому снеговую нагрузку мы считаем как кратковременную, коэффициент надежности равен 1,4 (п.10.12 СП 20.13330.2011). Доля длительности это, согласно п. 4.1 СП 20.13330.2011 пониженные нормативные значения. Пониженное нормативное значение снеговой нагрузки, согласно п. 10.11 СП 20.13330.2011, определяется умножением нормативной нагрузки на коэффициент 0,7, у нас же задана расчётная нагрузка, которая выше нормативной в 1.4 раза (п. 10.12 СП 20.13330.2011). В итоге доля длительности для снеговой нагрузки у нас будет (1/1,4)*0,7=0,5
Нажимаем на кнопку Применить (зеленая галочка). Сразу загружение меняется на 3-е.
3-е загружение — это ветровая нагрузка. Но у нас ветровая нагрузка будет учтена вместе с пульсационной в загружении 4 (не спрашивайте почему, разработчик программы сделал так и в своей методике делает также). Поэтому загружение 3 отмечаем как Неактивное и жмем на кнопку По умолчанию.
4-е загружение — это ветровая нагрузка с учетом пульсации ветра. Вид загружения ставим Мгновенное, ставим галочку в поле Учитывать знаопеременность, и жмем кнопку Применить.
Нажимаем на кнопку Применить в правом верхнем углу окошка чтобы закрыть окно с заданием РСУ.
Генерация таблицы РСН
Кликаем во вкладке Расчёт на верхней панели быстрого запуска по кнопке РСН
В открывшемся окне заполняем все поля также как для РСУ
Далее выбираем Основное сочетание (I ПС) и жмем кнопку Добавить. Должна появиться колонка 1, где будет написано с какими коэффициентами принята нагрузка.
По-умолчанию наша ветровая нагрузка принимается с коэффициентом 0,7. Может быть я не прав, но на мой взгляд тут должна стоять 1 для 1-го предельного состояния, поэтому меняем на 1 значение последней строки
Добавляем Основное сочетание (II ПС) для расчёта 2-го предельного состояния. 2-ое предельное состояние считается по нормативным нагрузкам, а у нас заданы расчётные. Поэтому необходимо перевести расчётную нагрузку в нормативную задав необходимые коэффициенты:
— для постоянной оставляем 1;
— для снеговой необходимо разделить на 1,4 (коэффициент надежности по нагрузке) 1/1,4=0,72;
— для ветровой необходимо разделить на 1,4 (коэффициент надежности по нагрузке) 1/1,4=0,72.
Получаем следующее сочетание:
Нажимаем на кнопку Сохранить данные.
У нас довольно простой пример, но если нагрузок будет больше, то и вариантов загружения будет больше. При необходимости можно в РСН можно сделать свое сочетание. Например можно проверить здание в другом снеговом районе просто подставим нужный коэффициент в эту таблицу. Допустим у нас есть расчёт здания со снеговой нагрузкой 320 кг/м², нам необходимо проверить это здание на снеговую нагрузку в 400 кг/м², подставив коэффициент 400/320=1,25 вместо единицы для 2-го загружения мы можем по быстрому проверить здание без удаления старой нагрузки.
Особая нагрузка задается при сейсмике, нам этого пока не требуется.
Теперь перейдем к расчёту. Читаем следующую часть статьи Расчёт рамы в Лире ч.5 — Прочностной расчёт.
This article has 1 Comment
При формировании пульсационной ветровой нагрузки через вкладку «Учет статических загружений» , возможно «№ соответствующего статического загружения» нужно вводить №3, ведь мы пульсационное загружение от ветра (3) формируем, а не от собственного веса конструкций (1)?
Видео
В примере рассматриваются:
- построение пространственной модели каркаса здания;
- задание нагрузок, граничных условий и упругого основания;
- расчет на динамические воздействия.
Пример решения задачи расчета плиты в ПК ЛИРА 10.0
В примере рассматриваются следующие задачи:
- построения расчетной схемы плиты;
- создание загружений и задание нагрузок;
- описание параметров конструирования и подбор арматуры.
Пример решения задачи расчета плоской рамы в ПК ЛИРА 10
В примере рассматриваются следующие задачи:
- составление расчетной схемы плоской рамы;
- подбор арматуры для элементов рамы.
Заметки эксперта
Публикации
Вебинары
Делимся материалами с III Международной научнопрактической конференции по сейсмостойкому строительству в г. Бишкек
В версии 10.12 мы существенно расширили функционал по Eurocodes. Предлагаем ознакомиться с описанием выполняемых конструктивных расчетов, а также скачать полный перечень реализованных положений
В связи с большим количеством желающих, мы будем проводить базовый курс каждый месяц. Теперь мест хватит всем!
В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
С помощью современного программно-вычислительного комплекса ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
В статье рассматривается методика совместной работы ПК ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D посредством API модуля. С позиции инженера-расчетчика рассматриваются возможности передачи моделей между различными программами с применением технологий информационного моделирования.
Рассмотрим особенности расчета и теоретические аспекты, объясняющие те или иные пункты в нормах проектирования.
Вторая часть вебинара является продолжением обзора новых функций ЛИРА 10.12.
Темы вебинара будут интересны тем, кто сталкивается с особенными расчетами в практике, а также хочет узнать о дополнительных возможностях расчетного комплекса
ЛИРА 10 - современный и удобный инструмент для численного исследования прочности и устойчивости конструкций и их автоматизированного проектирования методом конечных элементов.
Читайте также: