1558
.pdf
е р и я в н у т р и в у з о в с к и х СибАДИм е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
Министерство науки высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
« ибирский государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)» Кафедра «Строительные конструкции»
С.А. Макеев, . . лександров
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Методические указания к лабораторным работам
Омск ▪ 2019
УДК 624.011.1:624.011.78 ББК 38.55:38.56
М 15
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.
Рецензент
д-р. техн. наук, проф. И.Л. Чулкова (СибАДИ)
СибАДИРабота утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве методическ х указан й.
Макеев, Сергей Александрович.
М15 Компьютерное моделирование строительных конструкций [Электронный ресурс] : метод ческ е указания к ла ораторным работам / С.А. Макеев, А.А. Александров. – (Сер я внутр вузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон.
дан. – Омск : С АДИ, 2019. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/ cgiirbis 64 ft.exe. - Реж м доступа: для авторизованных пользователей.
Содержат задания и порядок выполнения лабораторных работ по дисциплине «Компьютерное моделирование строительных конструкций». Способствуют более глубокому усвоению основных теоретических положений курса и развитию навыков расчета строительных конструкций на прочность и жесткость.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Рекомендованы обучающимся всех форм обучения направления подготовки магистратуры «Строительство» магистерской программы «Теория и проектирование зданий сооружений».
Подготовлены на кафедре «Строительные конструкции».
Текстовое (символьное) издание (960 КБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:
Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка В.С. Черкашина
Издание первое. Дата подписания к использованию 14.02.2019 Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2019
Лабораторнаяработа№ 1.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕКИХ МОДЕЛЕЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОМ ВИДЕ. ОСВОЕНИЕ ТЕХ-
С
НОЛОГИИ ЧИСЛЕННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ ОБЫКНОВЕННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
Цель работы – Построение систем дифференциальных уравнений на-
пряженно-деформ рованного состояния элементов конструкций при поперечном изг бе; преобразование дифференциальных уравнений в конечноразностный в д; разра отка системы граничных условий с реализацией алго-
ритмов нтегр |
рован я в среде Excel. |
|
|
Задан е |
сходные данные – разработать |
алгоритм интегрирования |
|
4х д фференц альных уравнений НДС при поперечном изгибе эле- |
|||
системы |
, ригели, |
стропильные элементы) с |
|
ментов стро тельных конструкций ( |
|||
применен ембалкисхемы Эйлера представления производной функции.
Порядок выполнения ра оты – алгоритм построения дифференциаль-
ных уравнений при различных режимах нагружения строительных конструк-
ций, перевод уравнений в конечно-разностный вид и алгоритм реализации |
|
|
Д |
процесса интегрирования по схеме Эйлера представлены в учебном пособии |
|
«Статический |
Арасчет конструкций численными методами» |
http://bek.sibadi.org/fulltext/esd391.pdf.
-Поперечный изгиб. Уравнения равновесияИ.
-Поперечный изгиб. Уравнение деформаций.
-Поперечный изгиб. Перевод дифференциальных уравнений в конечноразностный вид.
-Поперечный изгиб. Граничные условия.
-Поперечный изгиб. Реализация алгоритма интегрирования дифференциальных уравнений в Excel.
-Поперечный изгиб. Реализация условий прочности и жесткости.
-Поперечный изгиб. Прочность по касательным напряжениям.
-Поперечный изгиб. Реализация условий прочности и жесткости.
-Поперечный изгиб. Приведенные напряжения. Условие прочности.
3
Лабораторнаяработа№ 2.
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ ГРУППЫ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ НА ПРИМЕРАХ БАЛОК, ПЛОСКИХ РАМ, ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КАРКАСОВ, ФЕРМ
Цель работы – получить навыки и умение моделировать однопролетные
и многопролетные стержневые системы, плоские рамы, арочных систем с вы- |
|||
полнен ем расчетов на прочность и жесткость в среде MS Excel (реализация |
|||
нтегр рован я дифференциальных уравнений состояния методом |
|||
С |
|
|
|
Эйлера с разработкой с стем граничных условий для частных задач). |
|||
Задан е |
сходные данные |
||
- растяжен е-сжат |
е прямых стержней (колонн) постоянного и пере- |
||
алгоритма |
|
||
менного сечен я (разра отка EXCEL шаблона); |
|||
- поперечный |
зг |
алок постоянного и переменного сечения (разра- |
|
ботка EXCEL ша лона); |
|
|
|
- продольно-поперечный |
балок (колонн) постоянного и пере- |
||
изгиб
менного сечения (разра отка EXCEL шаблона);
- продольно-поперечный изгиб рам (каркасов) постоянного и пере-
менного сечения (разработка EXCEL шаблона); |
|
|
Д |
- устойчивость прямых стержней (колонн) по Эйлеру (разработка |
|
EXCEL шаблона); |
А |
- арки, круговые стержни, расчет на прочность и жесткость (разработка EXCEL шаблона).
Порядок выполнения работы.
Алгоритм расчета элементов строительных конструкций на прочность и
жесткость в режимах центральное растяжение-сжатие и поперечный изгиб в |
||
табличном процессоре MS Excel представлены вИучебном пособии «Статиче |
||
ский |
расчет |
конструкций численными методами» |
http://bek.sibadi.org/fulltext/esd391.pdf.
Алгоритм решения элементов строительных конструкций в режимах центральное растяжение-сжатие и поперечный изгиб в ПК ЛИРА-САПР представлены в учебном пособии «Расчеты конструкций в ПК ЛИРА-САПР»
https://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdF RjScjxzWfxzVXi https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb.
4
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 2
- Центральное растяжение-сжатие. Уравнения равновесия. - Центральное растяжение-сжатие. Уравнение деформаций.
- Центральное растяжение-сжатие. Перевод дифференциальных уравнений в конечно-разностный вид.
- Центральное растяжение-сжатие. Граничные условия.
- Центральное растяжение-сжатие. Реализация алгоритма интегрирования дифференц альных уравнений в Excel.
- Поперечный |
зг б, продольно-поперечный изгиб, арки, рамы. Реализа- |
||
ведения |
|
||
ция услов й прочности |
жесткости. |
||
С- Поперечный |
зг б. Прочность по касательным напряжениям. |
||
- Поперечный |
зг . Реализация условий прочности и жесткости. |
||
- Поперечный |
зг |
. Приведенные напряжения. Условие прочности. |
|
б |
|||
- Коэфф ц енты пр |
|
длины, расчетная длина. |
|
|
Ла ораторнаяработа№ 3. |
||
|
А |
||
МОДЕЛИРОВ НИЕ ПЛОСКИХ РАМ
Цель работы – получить навыки и умение моделировать рамы каркасов зданий и сооружений с выполнением расчетов на прочность и жесткость в сре-
де ПК ЛИРА-САПР. |
Д |
|
Задание и исходные данные
Размеры элементов, размещение опор и величины нагрузок согласовать
с преподавателем: колонны - двутавр колонного типа, балки – двутавр балоч- |
|
ного типа (рис. 4, 5): |
И |
|
|
- моделирование геометрической схемы в AUTOCAD; - импорт модели в Лиру;
- моделирование геометрической схемы средствами Лира; - назначение опорных узлов; - знакомство с сортаментом;
- назначение сечений элементов рам;
-загружение собственным весом элементов рам;
-загружение постоянными нагрузками;
-загружение временными нагрузками;
-загружение технологическими нагрузками;
-создание расчетных сочетаний нагрузок;
-статический расчет;
-анализ результатов расчета;
5
- проверка элементов рам по первой, второй группе предельных состоя-
ний;
-проверочный расчет в ЛИР-СТК;
-проектный расчет в ЛИР-СТК.
Порядок выполнения работы.
САлгоритм решения рам в ПК ЛИРА-САПР представлены в учебном пособии «Расчеты конструкций в ПК ЛИРА-САПР»
https://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdF RjScjxzWfxzVXi
https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb. и б А Д И
6
Рис . 4 Расчет рам
Си б А Д И
7
Рис . 5 Расчет рам (продолжение)
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 2
- Рамы. Уравнения равновесия узлов.
- Техника моделирования геометрической схемы в AUTOCAD и импорт модели в Лиру;
- Техники моделирование геометрической схемы средствами Лира; - Технология назначения опорных узлов;
- Технолог я назначения сечений элементам схемы; |
||||
- Нагрузки на раму, загружение собственным весом элементов рам; |
||||
статический |
|
|||
- оздан |
расчетных сочетаний нагрузок; |
|||
С- В чем состо т |
|
расчет; |
||
- ущность проверки элементов рам по первой, второй группе предель- |
||||
ных состоян й. |
|
|
|
|
|
работы |
|||
|
|
Ла ораторнаяработа№ 4. |
||
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФЕРМ, ПРОСТР НСТВЕННЫХ КАРКАСОВ |
||||
Цель |
|
САПР |
||
|
– получить навыки и умение моделировать стальные фер- |
|||
мы, каркасы зданий и сооружений с выполнением расчетов на прочность и же- |
||||
сткость в среде ПК ЛИРА- |
. |
Д |
||
|
Задание и исходные данные |
|||
Размеры элементов, размещение опор и величины нагрузок согласовать с преподавателем: элементы ферм – спаренные уголки, сортамент Молодечно, колонны - двутавр колонного типа, балки – двутавр балочного типа (рис. 6, 7):
- моделирование геометрической схемы в AUTOCAD;И
- импорт модели в Лиру; - моделирование геометрической схемы средствами Лира;
- назначение опорных узлов; - назначение сечений элементов рам;
- загружение постоянными нагрузками; - статический расчет; - анализ результатов расчета.
Порядок выполнения работы.
Алгоритм статического расчета ферм и каркасов в ПК ЛИРА-САПР представлены в учебном пособии «Расчеты конструкций в ПК ЛИРА-САПР»
https://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdF RjScjxzWfxzVXi
8
https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb.
Си б А Д И
Рис. 6 Исходные данные для расчета каркасов
9
Си б А Д И
10