Пошук найбільшого згинального моменту My у колонах від дії горизонтальних навантажень (завантаження № 2)

Зусилля і напруження
Одиниці вимірювання: Т, м
Номер елемента	Номер перерізу	Номер завантаження	Значення My
1	1	2	-2.73
1	2	2	-0.661
1	3	2	1.409
2	1	2	0.701
2	2	2	0.458
2	3	2	0.214
3	1	2	-0.614
3	2	2	-0.182
3	3	2	0.25
4	1	2	-0.01
4	2	2	0.056
4	3	2	0.122
5	1	2	1.245
5	2	2	0.25
5	3	2	-0.746
6	1	2	-0.456
6	2	2	-0.239
6	3	2	-0.022
7	1	2	2.249
7	2	2	1.125
8	1	2	0.298
8	2	2	-0.007
8	3	2	-0.312
9	1	2	-2.671
9	2	2	-0.575
9	3	2	1.522
10	1	2	0.274
10	2	2	0.36
10	3	2	0.446
11	1	2	-0.665
11	2	2	-0.169
11	3	2	0.327
12	1	2	-0.1
12	2	2	0.073
12	3	2	0.247
13	1	2	1.315
13	2	2	0.215
13	3	2	-0.886
14	1	2	-0.341
14	2	2	-0.195
14	3	2	-0.049
15	1	2	2.257
15	2	2	1.129
16	1	2	0.539
16	2	2	-0.001

Закінчення табл. 1

Зусилля і напруження
Одиниці вимірювання: Т, м
Номер елемента	Номер перерізу	Номер завантаження	Значення My
16	3	2	-0.542
17	1	2	-2.586
17	2	2	-0.572
17	3	2	1.441
18	1	2	0.227
18	2	2	0.349
18	3	2	0.472
19	1	2	-0.67
19	2	2	-0.169
19	3	2	0.331
20	1	2	-0.093
20	2	2	0.073
20	3	2	0.239
21	1	2	1.295
21	2	2	0.212
21	3	2	-0.871
22	1	2	-0.323
22	2	2	-0.187
22	3	2	-0.051
23	1	2	2.235
23	2	2	1.118
24	1	2	0.544
24	2	2	0.002
24	3	2	-0.541
25	1	2	-2.4
25	2	2	-0.635
25	3	2	1.129
26	1	2	0.484
26	2	2	0.375
26	3	2	0.266
27	1	2	-0.623
27	2	2	-0.189
27	3	2	0.244
28	1	2	0.015
28	2	2	0.074
28	3	2	0.133
29	1	2	1.215
29	2	2	0.244
29	3	2	-0.727
30	1	2	-0.425
		макс	2,73

Повернемося в режим графічного аналізу результатів. Натиснемо кнопку Информация об элементе на панелі Фильтры отображения. Вкажемо номер елемента 1 та натиснемо кнопку Поиск. У результаті потрібний нам елемент буде помічений маркером (рис. 53).

Рис. 53. Пошук колони, у якій виникає найбільший згинальний момент M_y

від дії горизонтальних навантажень (завантаження № 2)

Частина 2

Конструювання елементів

сталевих і залізобетонних конструкцій

Функціональні модулі конструювальних постпроцесорів (з перевірки несучої здатності сталевих перерізів та підбору арматури в залізобетонних перерізах) працюють тільки після розрахунку напружено-деформованого стану конструкції за завантаженнями. Для цього необхідно: 1) призначити розрахункові перерізи стрижнів; 2) обчислити розрахункові сполучення зусиль (РСЗ).

Етап 9. Призначення розрахункових перерізів стрижнів

За промовчанням в кожному стрижневому СЕ прийнято три розрахункових перерізи (1 – початок стрижня; 2 – середина стрижня; 3 – кінець стрижня). Для виконання операції конструювання цього в принципі достатньо, але краще призначити 5 або 7 розрахункових перерізів. Для цього в режимі створення розрахункової схеми (у дереві проекту розділ Исходные данные → Расчетная схема) необхідно виділити всі стрижневі елементи. У розділі Назначения інструментальної панелі натискаємо кнопку Назначение промежуточных сечений для расчета усилий . У діалоговому вікні призначаємо кількість перерізів – 5 (рис. 54). ОК. Натискаємо кнопку підтвердження операції .

Рис. 54. Призначення розрахункових перерізів стрижнів

Етап 10. Обчислення розрахункових сполучень зусиль

Вибираємо в дереві проекту розділ Специальные исходные данные → Расчетные сочетания усилий.

У діалоговому вікні Расчетные сочетания усилий автоматично записуються імена всіх сформованих завантажень. Кожному завантаженню необхідно призначити тип, а також задати інформацію, яка характеризує це завантаження та його зв’язок з іншими завантаженнями.

Призначаємо такі типи завантажень (рис. 55):

№1 Власна вага – Постоянное;

№2 Горизонтальне навантаження – Временное длительно действующее;

№3 Вертикальне навантаження – Кратковременное.

Рис. 55. Формування таблиці РСЗ

Усі коефіцієнти слід призначити згідно з чинним нормативним документом [3]. ОК.

Виконати лінійний розрахунок системи.

Етап 11. Перевірка несучої здатності сталевих перерізів

Щоб розпочати перевірку несучої здатності призначених сталевих перерізів, слід вибрати в дереві проекту розділ Результаты → Графический анализ, активізувати закладку Постпроцессоры та натиснути кнопку Проверка сечений из металлопроката .

Перевірку несучої здатності сталевого перерізу виконаємо для колони з найбільшим значенням зусилля M_y від дії горизонтальних навантажень (завантаження № 2) в осях 1- Г (див. рис. 53). Конструктивний елемент Колона в цьому випадку складається з двох стрижневих СЕ (СЕ № 1 і СЕ № 2).

Як конструктивний елемент розглядається безперервна низка стрижневих СЕ, що:

- лежать на одній прямій без розривів або шарнірів;

- мають однаковий тип СЕ і тип жорсткості;

- мають однаково орієнтовані головні осі поперечного перерізу.

Після натискання кнопки Установка параметров у діалоговому вікні слід вказати параметри, які будуть призначені конструктивному елементу (рис. 56). Марка сталі – С275. Коефіцієнт умов роботи та граничну гнучкість слід задавати відповідно до норм [4]. ОК.

Рис. 56. Діалогове вікно Параметры настройки

Для задання характеристик конструктивного елемента Колона необхідно натиснути кнопку Назначение конструктивных элементов , вибрати на схемі стрижні, що входять у конструктивний елемент (СЕ № 1 і СЕ № 2), підтвердити операцію . У діалоговому вікні вводимо характеристики елемента: ім’я – К1, коефіцієнти розрахункової довжини прийняті умовно в площинах: XoZ – 1; XoY – 1 (рис. 57).

Справжні значення розрахункових довжин сталевих стрижнів слід розраховувати згідно з [4].

Натиснути Добавить новый → Выход. Після цього ім’я даного конструктивного елемента з’явиться в інструментальній панелі в списку конструктивних елементів (рис. 58).

Рис. 57. Задання характеристик конструктивного елемента

Рис. 58. Інструментальна панель постпроцесора

перевірки несучої здатності сталевих перерізів

Після натискання кнопки Расчет виконується перевірка несучої здатності конструктивних елементів.

Щоб відобразити на схемі результати перевірки, слід натиснути кнопку Визуализация результатов на схеме . Таким чином можна вивести інформацію про всі конструктивні елементи або тільки про вибрані зі списку на інструментальній панелі. Якщо несуча здатність конструктивного елемента достатня, то він відображається на схемі зеленим кольором, в іншому випадку – червоним (рис. 59). При цьому на схемі виводиться результат перевірки за критичним фактором. Значення фактора можна вивести на схему, застосувавши кнопку фільтрів Оцифровка изополей/изолиний .

Рис. 59. Результат перевірки сталевого перерізу за критичним фактором –

граничною гнучкістю в площині X1oY1

Для візуалізації результатів для окремого конструктивного елемента слід вибрати зі списку ім’я цього конструктивного елемента та натиснути кнопку Выборочная визуализация результатов . При цьому відкривається діалогове вікно Диаграмма факторов, у якому за кожним фактором перевірки виводиться коефіцієнт використання (рис. 60). Червоним кольором на діаграмі будуть помічені фактори, у яких коефіцієнт використання несучої здатності перевищує одиницю.

Рис. 60. Діаграма факторів для конструктивного елемента Колона – К1

Аналізуючи діаграму, можна зробити висновок, що критичним фактором для конструктивного елемента Колона – К1 буде гранична гнучкість у площині X1оY1.

Крім того, на схемі можна відобразити результати перевірки за кожним із факторів, вибравши потрібний зі списку на інструментальній панелі (див. рис. 58).

За результатами перевірки можна автоматично сформувати звіт, натиснувши кнопку Формирование отчета . У звіті є посилання на пункти СНиП [4], згідно з якими виконано перевірки, та результати цих перевірок.

Якщо несуча здатність сталевого перерізу недостатня або, навпаки, призначена з великим запасом, можна автоматично підібрати необхідний переріз. Для цього слід застосувати кнопку Подбор сечений . У діалоговому вікні буде наведено результат підбору перерізу (рис. 61). Так, для колони в осях 1 - Г доцільно застосувати двотавр колонний 20К1 за ГОСТ 26020-83 замість двотавра 35К1.

Рис. 61. Підбір сталевих перерізів

Підбір перерізів елементів виконується тільки в тих випадках, якщо вони задані з одиночних прокатних профілів.

Етап 12. Армування перерізів залізобетонних елементів

З навчальною метою призначимо деяким елементам розрахункової схеми залізобетонні перерізи замість сталевих, користуючись при цьому останнім рядком блоку 5 вихідних даних. Для цього в режимі формування розрахункової схеми в розділі Назначения інструментальної панелі натиснемо кнопку Назначение жесткостей стержням . У діалоговому вікні Жесткости стержневых элементов активізуємо пункт і закладку Параметрические сечения. Призначимо елементам колон (вертикальні стрижні) прямокутний переріз (рис. 62), а елементам ригелів (горизонтальні стрижні, паралельні осі Y) – тавровий переріз (рис. 63).

Рис. 62. Призначення характеристик жорсткості для елементів колон

Рис. 63. Призначення характеристик жорсткості для елементів ригелів

Виконаємо знову лінійний розрахунок рами.

Для підбору арматури необхідно сформувати групи даних. Для цього слід вибрати в дереві проекту розділ Результаты → Графический анализ та активізувати закладку Группы.

Формування груп елементів слід розпочинати натисканням кнопки Подготовка списков элементов для подбора арматуры .

Рис. 64. Інструментальна панель функцій формування груп елементів

для постпроцесора підбору арматури

Об’єднаємо всі вертикальні стрижневі елементи (колони) в одну групу. Для цього необхідно в списку типів елементів у групі вибрати тип Стержни (рис. 64). Відмітимо на схемі всі вертикальні стрижні. Підтвердимо вибір натисканням кнопки в інструментальній панелі. У діалоговому вікні Группы элементов (рис. 65) вводимо ім’я нової групи Колони й натискаємо кнопку Добавить группу. ОК. Натисканням кнопки Сброс всех отметок відмінимо вибір елементів.

Рис. 65. Формування груп елементів

Аналогічним чином сформуємо: групу 2 Ригелі (виділивши горизонтальні стрижні, паралельні осі Y); групу 3 Перекриття (виділивши всі пластинчасті елементи та обравши в списку типів Пластини).

Після формування груп даних у дереві проекту слід активізувати розділ Конструирование → Бетон. У багатосторінковому діалоговому вікні Армирование в закладці Характеристики групп натискаємо кнопку Импорт всех групп, у результаті чого всі підготовлені групи з номерами елементів будуть автоматично введені в постпроцесор. У цій самій закладці треба ввести необхідні характеристики для підбору арматури елементів першої групи (Колони): модуль армування – Стрижень 3D (з урахуванням просторової роботи); нормативна база – СНиП [5] з урахуванням змін, що діють на території України; коефіцієнти розрахункової довжини в площинах: X1oZ1 – 1; X1oY1 – 1; усі інші параметри залишити без змін (рис. 66).

Рис. 66. Задання характеристик груп елементів для підбору арматури

Розрахункові довжини залізобетонних стрижнів слід приймати згідно з пп. 3.25 СНиП [5]. За промовчанням розрахункові довжини стрижнів дорівнюють нулю. Це означає, що стрижень буде армуватись як такий, що зазнає тільки згину, тобто поздовжня сила буде ігноруватися.

Активізуємо закладку Бетон і задамо характеристики бетону для елементів першої групи: бетон важкий класу В20 (рис. 67). Активізуємо закладку Арматура й задамо характеристики арматури для елементів першої групи: поздовжня – А400С, поперечна – Вр-І (рис. 68). Повернемося на закладку Характеристики групп та натиснути кнопку Сохранить.

Рис. 67. Задання характеристик бетону

Рис. 68. Задання характеристик арматури

У цій самій закладці зі списку номерів груп вибираємо номер наступної групи (група № 2 Ригелі) і повторимо для неї всі описані вище дії. Для групи № 2 введемо ті ж самі параметри, що й для групи № 1. При цьому зручно застосувати функцію Группа-аналог та вибрати зі списку номер раніше підготовленої групи (групи № 1). Параметри групи-аналога будуть призначені відповідним параметрам поточної групи, але за необхідності їх можна скоректувати.

Для групи № 3 призначимо модуль армування – Плита. Оболочка. Відстані від центрів ваги арматури (А1, А2, А3, А4) введемо з урахуванням товщини плити перекриття і схеми розміщення в ній арматури (рис. 69). Усі інші параметри вводяться по аналогії з попередніми групами.

Рис. 69. Схеми розміщення арматури в пластинчастих елементах

Для виконання розрахунку натиснемо кнопку Расчет. У процесі розрахунку може бути видана інформація про помилки та інші застереження (Сведения об ошибках в закладці Результаты). Наявність помилок ще не означає, що розрахунок не виконано. Отже, для всіх елементів, дані про які були підготовлені формально коректно, результати будуть отримані.

Виведемо результати армування будь-якої однієї колони, наприклад, в осях 1-Б (СЕ № 5 і СЕ № 6). Для цього треба зняти активацію з кнопки Все группы данных і вибрати зі списку груп 1 Колони (рис. 70). Скоректувати список елементів для друку, залишивши тільки СЕ № 5, СЕ № 6.

Рис. 70. Призначення формату та обсягу подання результатів підбору арматури

Натискаємо кнопку Просмотр результатов та зберігаємо файл результатів армування під запропонованою назвою. Результати підбору арматури подаються у вигляді таблиці, під таблицею наводяться правила прочитання результатів розрахунку. Закриваємо діалогове вікно Армирование.

Прийняті схеми розташування підібраної арматури показані на рис. 71-74.

Рис. 71. Розташування поздовжньої арматури в стрижнях

Рис. 72. Розташування поперечної арматури в стрижнях

Рис. 73. Розташування арматури в плитах та оболонках

Рис. 74. Розташування арматури в балках-стінках

Переглядати та аналізувати результати роботи постпроцесора з підбору арматури також зручно в графічному режимі. Для цього слід вибрати в дереві проекту розділ Результаты → Графический аналіз, та активізувати розділ Постпроцессоры та натиснути кнопку Анализ результатов армирования . Щоб вивести на екран армування стрижневих елементів, слід натиснути кнопку Отображение епюр армирования стержней , а також кнопку Оцифровка изополей/изолиний на панелі Фильтры отображения для виводу значень кількості арматури в сантиметрах квадратних (см²). На інструментальній панелі необхідно обрати групу елементів (1 Колони) та вид результату (площу якої саме арматури слід вивести на екран). Результати підбору арматури виводяться для кожного розрахункового перерізу.

Елементи, у яких площа поперечного перерізу недостатня, відображаються червоним кольором.

При активізованій кнопці Отображение епюр армирования стержней натиснемо кнопку Информация об элементе на панелі Фильтры отображения та вкажемо курсором на будь-який елемент колони, наприклад, з номером 5. У діалоговому вікні Информация об элементе натиснемо кнопку Арматура та отримаємо повну інформацію про армування даного СЕ в кожному розрахунковому перерізі (було призначено 5 розрахункових перерізів) (рис. 75).

Рис. 75. Результати підбору арматури для СЕ № 5 (колони).

Аналогічно вибравши в інструментальній панелі групу елементів 2 Ригелі та вказавши курсором на будь-який СЕ ригеля, отримаємо для нього також повну інформацію про армування (рис. 76).

Рис. 76. Результати підбору арматури для СЕ № 441 (ригеля)

Щоб переглянути результати підбору арматури для пластинчастих елементів, необхідно в інструментальній панелі вибрати групу елементів 3 Перекриття та натиснути кнопку Отображение цветовой карты результатов армирования (рис. 77). Для виводу значень кількості арматури в сантиметрах квадратних на метр погонний (см²/м) слід активізувати кнопку Оцифровка изополей/изолиний на панелі Фильтры отображения. Щоб перейти до відображення результатів підбору поздовжньої арматури пластинчастих елементів у вигляді кроку та діаметра арматурних стрижнів, слід натиснути кнопку Переключение формы выдачи результатов армирования . Крок арматурних стрижнів можна змінити за допомогою кнопки Задание шага арматуры на інструментальній панелі.

Натиснемо кнопку Информация об элементе на панелі Фильтры отображения та вкажемо курсором на елемент з найбільшою площею арматури AS1. У діалоговому вікні Информация об элементе натиснемо кнопку Арматура та отримаємо повну інформацію про армування даного СЕ (рис. 78).

Рис. 77. Результати підбору арматури AS1 в елементах покриття та перекриття

Рис. 78. Результати підбору арматури для окремого СЕ

На цьому виконання даної лабораторної роботи вважається завершеним.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

1. SCAD для пользователя [Текст] / В. С. Карпиловский, Э. З. Криксунов, А. В. Перельмутер, М. А. Перельмутер, А. Н. Трофимчук. – К.: ВВП Компас, 2000. – 332 с.

2. Інформатика. Інформаційні технології в будівництві. Системи автоматизованого проектування [Текст]: підручник для студ. вищих навч. закл. / В. А. Баженов, Е. З. Криксунов, А. В. Перельмутер, О. В. Шишов. – К.: Каравела, 2004. – 360 с.

3. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об’єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування [Текст]. – На заміну СНиП 2.01.07-85, крім розділу 10; Введ. з 1.01.2007. – К.: Мінбуд України, 2006. – 59 с.

4. СНиП П-23-81*. Стальные конструкции [Текст]. – М.: Госстрой, 1990. – 96 с.

5. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции [Текст]/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 80 с.

6. Компьютерные технологии проектирования железобетонных конструкций. Курсовое проектирование [Текст]: учебн. пособие для вузов / Ю. В. Верюжский, В. И. Колчунов, М. С. Барабаш, Ю. В. Гензерский. – К.: Изд-во НАУ, 2006. – 808 с.

7. Перельмутер, А. В. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа [Текст] / А. В. Перельмутер, В. И. Сливкер. – К.: Сталь, 2002. – 600 с.: ил.

Додаток

ВИХІДНІ ДАНІ ДО РОБОТИ

Рис. Д.1. Варіанти схем каркасних будівель

Таблиця Д.1