Занятие 7, 8. Статический расчет поперечной рамы промышленного здания

Цель – определить усилия и перемещения в элементах конструкции.

Задачи:

построить конечно-элементную модель рамы;

задать условия сопряжения элементов (шарниры, жесткие вставки);

задать связи;

назначить характеристики поперечных сечений элементов рамы;

задать нагрузки (внешние и собственный вес)

произвести расчет и составить РСУ.

Исходные данные: Схема рамы, сечения колонн, нагрузки и краевые условия показаны на рис. 4.1. Признак схемы 2 – в узлах элементов рамы (в конечных элементах) три степени свободы, т.е. возможно перемещения по осям X, Z и поворот вокруг оси Y. Схема строиться в плоскости XOZ при значении Y=0. Класс бетона В25.

Нагрузки:

загружение 1 – постоянные нагрузки на стропильную ферму (приложена в Задаче 3)

нагрузка от ограждения G₁=72кН/м, нагрузка от крановых путей G₂=124кН;

загружение 2 – снеговая нагрузка 1; (приложена на ферму в Задаче 3)

загружение 3 – снеговая нагрузка 2; (приложена на ферму в Задаче 3)

загружение 4 – ветровая нагрузка слева w₁=1,54 кН, w₂=0,9 кН, W=9 кН;

загружение 5 – крановая нагрузка Dmax = 730кН слева, Dmin = 183кН в пролете АБ;

загружение 6 – крановая нагрузка Dmax = 730кН справа, Dmin = 183кН в пролете АБ;

загружение 7 – крановая нагрузка Dmax = 730кН слева, Dmin = 183кН в пролете БВ;

загружение 8 – крановая нагрузка Dmax = 730кН справа, Dmin = 183кН в пролете БВ;

загружение 9 – горизонтальная поперечна крановая нагрузка на колонну по оси А T= 31кН;

загружение 10 – горизонтальная поперечна крановая нагрузка на по колонну по оси Б T= 31кН

Рис. 4.1. Расчетная схема поперечной рамы промышленного здания

4.1. Начало работы

Рис.4.2. Диалоговое окно Признак схемы

Для создания новой задачи выполните пункт меню Файл ð Новый (кнопка на панели инструментов).

В появившемся диалоговом окне Признак схемы (рис.4.2) задайте следующие параметры:

имя создаваемой задачи – Задача 4 (шифр задачи по умолчанию совпадает с именем задачи);

признак схемы – 2

Три степени свободы в узле (два перемещения и поворот) X0Z.

После этого щелкните по кнопке – Подтвердить.

4.2. Создание геометрической схемы

Добавление рамы

Рис. 4.3. Диалоговое окно Создание плоских фрагментов и сетей

Вызовите диалоговое окно Создание плоских фрагментов и сетей с помощью меню Схема ð Создание  Регулярные фрагменты и сети (кнопка на панели инструментов) или Щелкните правой клавишей мыши  Создание ð Регулярные фрагменты и сети

В таблицу ввода значений введите параметры рамы: пролет 6м, высота этажа 6м.

Шаг вдоль первой оси: Шаг вдоль второй оси:

L(м) N L(м) N

17.85 1 12.0 1.

Остальные параметры принимаются по умолчанию (рис.4.3).

После этого щелкните по кнопке – Применить.

Сохранение информации о расчетной схеме

Для сохранения информации о расчетной схеме выполните пункт меню Файл ð Сохранить (кнопка на панели инструментов).

В появившемся диалоговом окне Сохранить как задайте:

имя задачи – Задача 4;

папку, в которую будет сохранена эта задача (по умолчанию выбирается папка – LDdata).

Щелкните по кнопке Сохранить.

Рис. 4.4. Диалоговое окно Добавить элемент

Вывод на экран номеров узлов и местных осей элементов

Выполните пункт меню Опции ð Флаги рисования (кнопка на панели инструментов).

В диалоговом окне Показать при активной закладке Элементы установите флажок Местные оси элементов.

После этого активизируйте закладку Узлы и установите флажок Номера узлов.

Щелкните по кнопке – Перерисовать.

Корректировка схемы

Необходимо разбить колонну по высоте на две части и сместить их относительно друг друга как показано на расчетной схеме (рис.4.1)

Выполните пункт Щелкните правой клавишей мыши  Добавить элемент

В появившемся окне переключитесь на вкладку как показано на рис. 4.4.

Введите расстояние 8.5м от обреза фундамента до верхней части колонны.

Выполните пункт меню Выбор ð Отметка элементов (кнопка на панели инструментов). Выделите колонны.

После этого щелкните по кнопке – Применить.

Выделите ригели и удалите их (нажмите Delete).

Выделите верхнюю часть левой крайней колонны по оси А. Чтобы выделились узлы принадлежащие этому элементу нажмите на панели инструментов или самостоятельно активируйте кнопку Отметка узлов и укажите узлы.

Щелкните правой клавишей мыши и выберите Копировать. Функция копирования работает только при выделенных узлах и элементах и его узлах.

В поле dX введите -0,1м (рис.4.5). После этого щелкните по кнопке – Применить. Щелкните правой клавишей мыши. Выберите Отмена выбора .

Рис. 4.5. Диалоговое окно Копирования объекта

Аналогично поступить крайней колонной по оси В.

Удалите прежние стержни. Выделите их и нажмите Delete.

Создаем узлы опирания на уровне верха колонн для стропильной конструкции согласно расчетной схеме (рис.4.1).

Создаем узлы опирания подкрановых конструкций и крана на расстоянии от нижней части крайних колонн 0,65м, средних – 0,75м.

Активируйте кнопку Отметка узлов и укажите узел, который требует копирования.

Щелкните по кнопке Сохранить.

После завершения копирования узлов упакуйте схему. Выполните пункт меню Схема ð Корректировка ð Упаковка схемы (кнопка на панели инструментов). Щелкните по кнопке – Применить.

Создание абсолютно жестких тел, моделирующих эксцентриситеты приложения нагрузок.

Рис. 4.6. Диалоговое окно Абсолютно жесткие тела

Так как нагрузка от стропильной конструкции, от верхней части колонны на нижнюю, от крановых нагрузок передается с определенными эксцентриситетами, необходимо ведение абсолютно жестких тел объединяющие узлы.

Выполните пункт меню Схема ð Абсолютно жесткое тело (кнопка на панели инструментов). Базовый узел определяется автоматически и выделяется желтым цветом.

Выделите узлы верхней части колонны по оси А на уровне низа стропильной конструкции. Щелкните по кнопке – Применить.

Переключите счетчик жестких тел на 2. Выделите другую группу узлов, например на уровне консоли колонны по оси А. Щелкните по кнопке – Применить.

Аналогично задаются жесткие тела на другие колонны по оси Б и В. Всего 6 жестких тел.

Задания угловых шарниров

Рис. 4.7. Диалоговое окно Шарниры

Выполните пункт меню Выбор ð Отметка элементов (кнопка на панели инструментов).

С помощью курсора выделите верхние части колонн (элементы окрашиваются в красный цвет).

Щелкните правой клавишей мыши  Шарниры (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Шарниры (рис. 4.7).

В этом окне с помощью установки соответствующих флажков укажите узлы и направления, по которым снимается жесткость связи одного из концов стержня с узлом схемы:

1-й узел – UY. Угловой шарнир. Значение в окошке - Погонная жесткость, т.е. при «0» - идеальный шарнир.

Щелкните по кнопке – Применить.