Створення геометричної схеми рами
Викликаємо
діалогове вікно Створення
плоских фрагментів і сіток
за допомогою меню Схема
ð
Создание ð
Регулярные фрагменты и сетки або
кнопки
на панелі інструментів та заповнюємо
відповідно до рис.4.2
П
ісля
цього натискаємо на кнопці
– Застосувати.
Рис.4.2. Діалогове вікно «Создание плоских фрагментов и сетей»
О
тримуємо
розрахункову плоску схему. Після цього
нам потрібно з плоскої схеми зробити
просторову схему. Це можна зробити за
допомогою функції «Копирование»,
рис.4.3.
Рис.4.3. Копіювання плоскої схеми
В результаті чого отримуємо рами, як це показано на рис.4.4.
Плити перекриття задавати не будемо, замінимо їх так званими плитами розпірками у вигляді стержньових елементів. Для цього додаємо стерженьовий елемент в повздовжньому напрямку та копіюємо його, як це показано на рис.4.5
.
Рис. 4.4.
Копіювання плоскої рами
Т аким чином ми копіюємо елементи по висоті схеми, та остаточно отримуємо просторову схему каркасу будівлі , рис.4.6.
Рис. 4.5. Створення елементів, що моделюють плити перекриття
Рис. 4.6. Загальний вигляд просторової схеми рами будівлі
Задання граничних умов
Призначаємо умови обпирання колон у фундамент. В нашому випадку, защемлення колони у фундамент моделюється опорою «защемлення». Виділяємо опорні вузли у червоний колір (дивись практичне заняття №1) та призначаємо заборонені переміщення, рис. 4.7.
Рис. 4.7. Призначення умов закріплення вузлам елементів, що моделюють колони.
Задання параметрів жорсткості
В
даному прикладі рама будівлі має: колони
квадратного перерізу 300х300мм, ригелі
перекриття прямокутного перерізу
300х600мм та елементи, що моделюють плити
перекриття з умовною жорсткістю. Таким
чином ми маємо три типи жорсткості, які
повинні бути заповнені.
Для того, щоб призначити жорсткість елементам, потрібно заповнити таблицю «Жесткости элементов», як це показано в практичному занятті №1.
Рис. 4.8. Призначення жорсткості елементам
Формування типів жорсткості
За
допомогою меню
Жесткости -
«Жесткости
элементов» або
кнопки
викликаємо діалогове вікно та заповнюємо
його, рис. 4.8.
З
ВЕРНІТЬ
УВАГУ,
що жорсткості призначаються відповідно
до місцевої системи координат стержня,
тому для стержня, що моделює плити
розпірки між колонами (повздовжній
напрямок) значення b
та h
«міняються» місцями, рис. 54.9 (б), а для
стержня, що моделює ригелі перекриття
(поперечний напрямок) b
та h
призначають як це на рис. 4.9 (а).
Рис. 4.9. Завдання стандартного перерізу для стержньових елементів.
Коли
відповідно до рис.4.9. заповнено жорсткості,
потрібно виділити необхідні елементи
та призначити їх таким чином: використовуючи
«фільтр для элементов» виділити у
червоний колір потрібні елементи та у
діалоговому вікні «жесткости элементов»
вибрати жорсткість, яка відповідає
виділеним у червоний колір елементам,
та призначити як «текущий тип жесткости»,
рис.4.10. Таким же чином, призначити інші
типи жорсткості.
Рис. 4.10. Приклад призначення жорсткості типу 3 елементам, що моделюють плити розпірки між колонами
Практичне заняття №5.
Напружено-деформований стан рами багатоповерхової будівлі.
5.1 Приклад виконання практичної роботи
Мета роботи: простежити зміну напружено-деформованого стану рамного каркасу при різних умовах з’єднання елементів (колони та ригеля). Висновок по прийнятому конструктивному рішенню зробити по результатам підбору армування, яке проводиться за допомогою програми Excel.
Порядок роботи.
З
гідно
завдання створити розрахункові схеми,
як показано на рис.4.1-4.10. Шарніри в рамі
призначаються шляхом активації кнопки,
рис.5.1.а, чи шляхом виклику діалогового
вікна, рис.5.1.б. При цьому, елементи, якім
потрібно призначити шарніри, виділяють
у червоний колір так, як це показано на
рис.5.1.б.
Рис.5.1. Порядок призначення шарнірів
(а) кнопка призначення; (б) діалогове вікно;
Після призначення шарнірів схема буде виглядати так, як це показано на рис.5.2. Далі проводимо дії, які описано в ПЗ №4 та розраховуємо раму в двох варіантах - з жорстким з’єднанням ригеля перекриття з колонами та з шарнірним з’єднанням.
Рис. 5.2. Шарнірна рама будівлі
П
ереміщення
вузла №32 в поперечній шарнірній рамі
показано на рис.5.3.а., в рамі з жорсткими
вузлами на рис.5.3. б., при цьому слід
звернуту увагу на переміщення по всім
осям.
Рис. 5.3. Деформовані схеми рам з переміщенням у вузлі №32
О
тримаємо
епюри внутрішніх зусиль N,
M
в елементах рами, як це показано на
рис.5.4.
Рис. 5.4. Епюри повздовжніх сил на моментів в елементах рами.
Для можливості порівняння зміни величини моменту згину, виріжемо середню раму та в табличному вигляді отримаємо розподіл зусиль, табл. 5.1.
Проводимо порівняльний аналіз величин внутрішніх зусиль в табл.5.1. та 5.2. Бачимо, що в табл.5.1. приведено величини зусиль в ригельних елементах жорсткої рами ( для порівняння беремо середній переріз). В табл.5.2. приведено величини внутрішніх зусиль в ригельних елементах шарнірної рами.
В жорстких рамах ригелі мають складний напружено-деформований стан - розтяг зі згином або стиск зі згином, як бачимо, колона рами працює сумісно з ригелем перекриття, що обумовлює виникнення повздовжнього зусилля в самому ригелі, що не простежується в ригелі при його шарнірному з’єднанні з колоною.
Табл. 5.1.
№ элем |
№ сечен |
N |
My |
Qz |
(т) |
(т*м) |
(т*м) |
||
52 |
1 |
-1.84 |
-223.672 |
190.659 |
52 |
2 |
-1.84 |
11.41 |
122.784 |
52 |
3 |
-1.84 |
144.679 |
54.909 |
52 |
4 |
-1.84 |
176.136 |
-12.966 |
52 |
5 |
-1.84 |
105.78 |
-80.841 |
54 |
1 |
-2.877 |
-0.336 |
135.75 |
54 |
2 |
-2.877 |
152.383 |
67.875 |
54 |
3 |
-2.877 |
203.289 |
0 |
54 |
4 |
-2.877 |
152.383 |
-67.875 |
54 |
5 |
-2.877 |
-0.336 |
-135.75 |
56 |
1 |
-1.84 |
105.78 |
80.841 |
56 |
2 |
-1.84 |
176.136 |
12.966 |
56 |
3 |
-1.84 |
144.679 |
-54.909 |
56 |
4 |
-1.84 |
11.41 |
-122.784 |
56 |
5 |
-1.84 |
-223.672 |
-190.659 |
Табл. 5.2.
№ элем |
№ сечен |
My |
Qz |
(т*м) |
(т*м) |
||
52 |
1 |
0 |
135.75 |
52 |
2 |
152.719 |
67.875 |
52 |
3 |
203.625 |
0 |
52 |
4 |
152.719 |
-67.875 |
52 |
5 |
0 |
-135.75 |
54 |
1 |
0 |
135.75 |
54 |
2 |
152.719 |
67.875 |
54 |
3 |
203.625 |
0 |
54 |
4 |
152.719 |
-67.875 |
54 |
5 |
0 |
-135.75 |
56 |
1 |
0 |
135.75 |
56 |
2 |
152.719 |
67.875 |
56 |
3 |
203.625 |
0 |
56 |
4 |
152.719 |
-67.875 |
56 |
5 |
0 |
-135.75 |
При проведенні практичної роботи потрібно отримати епюри моментів для елементів ригеля та епюри моментів і повздовжніх зусиль для елементів колон.
Визначити максимальні значення для двох варіантів поелементно:
максимальне повздовжнє Nmax для колони –шарнірне з’єднання
максимальний момент Mmax та відповідне N для колони – жорстке з’єднання
максимальний прольотний момент Mmax для ригеля– шарнірне з’єднання
максимальні моменти Mmax для ригеля – жорстке з’єднання
Отримані дані записати, як це наведено в таблиці 5.3.
Табл. 5.3
Колона |
Ригель |
||||
Шарнірне з’єднання |
|||||
№ елементу |
M |
N |
№ елементу |
Епюра M зі значеннями |
|
|
|
|
|
|
|
Жорстке з’єднання |
|||||
№ елементу |
M |
N |
№ елементу |
Епюра M зі значеннями |
|
|
|
|
|
|
|
До таблиці додати схему нумерації елементів рами згідно індивідуального завдання, з виділенням елементів які досліджуються.
Результати розрахунку за допомогою Excel
По отриманим величинам зусиль провести розрахунок колон та ригелів перекриття використовуючи алгоритм розрахунку, який закладено в програму Excel (адоптував алгоритм розрахунку під програму Excel викладач Циганенко Л.А)
За допомогою програми Excel визначити необхідну площу арматури в колоні та ригелі, та коефіцієнт армування. Зробити висновки.