- выведем на экран эпюры My в 1-м загружении недеформированной схемы (команда УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ/ЭПЮРЫ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ). Получаем схему следующего вида:
Аналогично выводятся эпюры для 2-го загружения:
- эпюра N во 2-м загружении недеформированной схемы:
- эпюра Qz во 2-м загружении недеформированной схемы:
- эпюра My в 2-м загружении недеформированной схемы:
Полученные результаты были вставлены в отчет выполненной работы с помощью ДОКУМЕНТАТОРА.
2.3 Плоская рама
2.3.1 Понятие плоской рамы как стержневой системы
РАМА (от польск. Rama и нем. Rahmen) - плоская или пространственная, геометрически неизменяемая стержневая система, элементы которой (стойки и ригели) во всех или некоторых узлах жёстко соединены между собой. Применяют в качестве несущих конструкций в зданиях, инженерных сооружениях (мосты, путепроводы, эстакады и др.), в авиационных и судостроительных конструкциях и т.д., являются несущими частями машин (например, вагонная рама).
Рама - это балка с ломанной осью, горизонтальные ее стержни - это ригель, вертикальные стрежни - стойки рамы. Ригель и стойка соединены между собой твердым узлом, который создает непрерывную в систему. На раму могут действовать крановые и надкрановые нагрузки.
2.3.2 Постановка задачи для расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) плоской рамы
Постановка задачи и исходные данные:
1) рассчитать и проанализировать напряженно-деформированное состояние рамы ( рис. 2.3).
Арочная ферма состоит из труб, внешний диаметр которой D = 12 мм и внутренний диаметр d=10 мм.
Рис. 2.3 Рама
Рама имеет П-образный пролет в 12м и два симметричных горизонтальных элемента по 6 м, надкрановую и подкрановую части соответственно высотой по 4 м.
Профиль стрежней колонн имеет прямоугольную форму - Брус - размерами h=60 см, b=40 см, сечение ригелей - тавр с размерами B=10 см, H=80 см, B1=30 см, H1=12 см.
Механические характеристики: модуль Юнга Е= 3e6 тс/м2; плотность материала Ro=2.75 тс/м3.
Нагрузка на конструкцию (рис.2.3):
а) постоянные местные нагрузки F1=50 кН, F2=55 кН, F3=135 кН (1 загружение);
б) постоянные равномерно распределенные нагрузки q1=10 кН/м, q2=12 кН/м, q3=15 кН/м (2-е загружение).
2) Вывести эпюры продольных, поперечных сил и сгибающих моментов в каждом загружении.
2.3.3 Алгоритм вычисления НДС плоской рамы
Для создания файла необходимо в меню ФАЙЛ выбрать команду НОВЫЙ и в диалоговом окне, которое откроется, «ПРИЗНАК СХЕМЫ» ввести такие данные:
имя файла - РАМА;
признак схемы - 2 (Три степени свободы в узле - два перемещения и поворот в плоскости X0Z).
Для создания геометрии схемы необходимо войти в меню СХЕМА/СОЗДАНИЕ/РЕГУЛЯРНЫЕ ФРАГМЕНТЫ И СЕТИ (пиктограмма ).
В соответствующих окнах диалоговой панели «Создание плоских фрагментов и сетей» указываются следующие значения:
Шаг вдоль 1-и (горизонтальной) оси
шаг вдоль 2-и (вертикальной) оси
Значение
Количество
L(м)
N
6
1
4
12
Введение соответствующих значений для генерации рамы закончить нажатием кнопки «Применить».
Рис. 2.4 Общая схема созданной рамы
Для того, чтобы задать закрепление в узлах необходимо:
- выделить узел 2 (рис. 2.4);
- назначить связи в этом узле по направлениям X, Z и нажать кнопку «Применить»;
- выделить узлы 1, 6 и 9, назначить связи по Z и щелкнуть по кнопке «Применить».
Все узлы, которым предназначенные связи, имеют синий цвет.
Для того, чтобы добавить шарнир в центре вертикальной балки необходимо: выделить элемент 4, где будет расположен шарнир; избрать меню ЖЕСТКОСТИ/ШАРНИРЫ; установить в окне ШАРНИРЫ переключатель для второго узла в направлении UY.
Для выбора необходимых жесткостей элементов необходимо:
- войти в меню ЖЕСТКОСТИ/ЖЕСТКОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ (пиктограмма ) и сформировать список типов жесткости, для чего
указать на кнопку "Добавить";
- в диалоговом окне «Жесткости элементов» выбрать сечения элементов:
а) для вертикальных элементов - Брус (бетон).
В диалоговой панели указываются следующие параметры: модуль упругости - E = 3е6 тс/м2, геометрические размеры сечения - В = 60 см, Н = 40 см, объемный вес Ro= 2.75 тс/м3.
Для дальнейшего использования разработанного сечения необходимо нажать кнопку «Подтвердить».
б) для горизонтальных элементов - Тавр (бетон). В соответствующей диалоговой панели указываются следующие параметры: модуль упругости - E = 3е6 тс/м2, геометрические размеры сечения - В = 10 см, Н = 80 см, В1 = 30 см, Н1 = 12 см, объемный вес - Ro=2.75 тс/м3.
Для подтверждения введения необходимо нажать кнопку «Подтвердить», перейти в следующее окно и нажать на кнопки «Подтвердить» и "Закончить". При этом откроется диалоговое окно, в котором находится следующий список сечений:
«Брус 40x60»,
«Тавр_Т 10х80»;
- не закрывая диалоговое окно «Жесткости элементов», отметить на схеме соответствующие элементы, и нажать кнопку «Назначить».
Следующим этапом будет назначение нагрузок.
Рассмотрим задачу нагрузок в 2-х загружениях.
1 загружение:
- выделить элемент 3 (пиктограмма ). Задать сосредоточенную силу Р=-5т, а=2м и указать систему координат «Глобальная», направление - вдоль оси Х ;
- выделить элемент 4. Задать сосредоточенную силу Р=13.5т, а=3м и указать систему координат «Глобальная», направление - вдоль оси Z;
- выделить элемент 6. Задать сосредоточенную силу Р=5.5т, а=2м и указать систему координат «Глобальная», направление - вдоль оси Х.
2 загружение:
- выделить элемент 1. Задать равномерно распределенную нагрузку q2 = 1.2 т/м и указать систему координат «Глобальная», направление - вдоль оси Z;
- выделить элементы 4 и 5. Задать равномерно распределенную нагрузку q1=1 т/м и указать систему координат «Глобальная», направление - вдоль оси Z;
- выделить элемент 7. Задать равномерно распределенную нагрузку q3=1.5 т/м и указать систему координат «Глобальная», направление - вдоль оси Х.
Формирование таблицы расчетных соединений усилий (РСУ):
- в меню НАГРУЗКА выбрать команду РСУ, а потом - пункт Генерация таблицы РСУ;
- выбрать вид загрузки для 1-го загружения (пункт кратковремееное в имеющемся списке);
- указать на кнопку «Подтвердить» (после этого введенные данные отобразятся отдельной строкой в сведенной информационной таблице РСУ и автоматически переключится номер загрузки на 2-и);
- выбрать вид загрузки для второй загрузки (пункт временное длительное в имеющемся списке);
- указать на кнопку «Подтвердить» (после этого введенные данные отобразятся отдельной строкой в информационной таблице РСУ);
- указать на кнопку "Закончить".
Для выполнения расчета необходимо выбрать команду РЕЖИМ/ВЫПОЛНИТЬ РАСЧЕТ (пиктограмма ). После выполнения расчета ЛИР-ВИЗОР остается в режиме формирования расчетной схемы конструкции.
2.3.4 Визуализация результатов расчета
Для отображения на экране результатов расчета графически:
- войдем в меню РЕЖИМ/РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА;
- выведем на экран эпюры нагрузок в разных загружениях на деформированной или на недеформированной схеме (команда УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ);
- для наглядности произведенных системой расчетов выведем на экран сравнительную схему для «Загружения 1» зайдя в меню СХЕМА/Исходная+деформированная.
Получаем схему следующего вида:
- выведем на экран эпюры N в 1-м загружении недеформированной схемы (команда УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ/ЭПЮРЫ ПРОДОЛЬНЫХ СИЛ). Получаем схему следующего вида:
- выведем на экран эпюры Qz в 1-м загружении недеформированной схемы (команда УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ/ЭПЮРЫ ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ или пиктограмма ). Получаем схему следующего вида:
Выводы
В данной работе были рассмотрены несколько примеров расчета напряженно-деформированного состояния заданных конструкций. Примеры, содержащие основные виды систем и нагрузок, предоставили возможность детально ознакомиться на практике с основными возможностями рассматриваемой программы, что позволит в дальнейшем самостоятельно решать поставленные задачи при помощи ЛИР-ВИЗОР.
Последовательно - от простого к сложному - рассматриваются в данной работе поэтапные техники, используемые при формировании расчетных схем и их атрибутов, при анализе результатов расчета. Приводятся также приемы автоматизированного проектирования железобетонных и стальных конструкций.
В каждом примере были выполнены необходимые действия, связанные с корректным применением требуемых диалоговых окон и выбором цепочки требуемых команд. Кроме того, каждый пример был детально описан и снабжен необходимыми комментариями, поясняющими те или иные особенности структуры исходных данных и принятых алгоритмов расчета, что позволяет закрепить навыки работы с программой, а также в дальнейшем обращаться к данной работе как к справочной за информацией по расчету основных типов сооружений и конструкций.
Литература
1 . Баженов В.А., Гранат С. Я., Шишов О.В. Строительная механика. - К. : Выща школа, 1999.
2 . Барабаш М.С., Гензерский Ю.В., Марченко Д.В., Титок В.П. Лира 9.2. Примеры расчета и проектирования.- Киев: Факт, 2005.-106 с.
3 . Снип 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Г.: Стройиздат, 1986.
4 . Снип 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. Г.: Стройиздат, 1985.
5 . Динамический расчет зданий и сооружений. Справочник проектировщика. - Г.: Стройиздат, 1984.
6 . Городецкий А.С., Олин А.И., Батрак Л.Г., Домащенко В.В., Маснуха А.М., "ЛИРА-ПК" - программный комплекс для расчета и проектирования конструкций, Киев, вып. НИИАСС, 2002.
7 . Городецкий А.С., Шмуклер А.В., Бондарев А.В. Информационные технологии расчета и проектирования строительных конструкций.- Харьков: НТУ «ХПИ», 2003 - 889 с.
8 . Методические указания, контрольные задачи и типичные примеры к изучению курса «Строительная механика»/Упоряд. С.В. Олешкевич и др. - Харьков: ХДТУБА, 2001.- 116 с.
9 . Расчет напряженно-деформированных состояний стержневых конструкций с помощью ПК «ЛИРА-Windows». Методическое пособие - Харьков: ХДТУБА, 2006.- 50 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4
