926

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Лобов Д.М.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине «САПР ДК» по направлению подготовки 08.04.01 Строительство

профиль Теория и проектирование зданий и сооружений (заочная форма обучения)

Нижний Новгород

2016

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Лобов Д.М.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине «САПР ДК» по направлению подготовки 08.04.01 Строительство

профиль Теория и проектирование зданий и сооружений (заочная форма обучения)

Нижний Новгород

2016

2

УДК 624.011.1, 69.04

Лобов Д.М. / Системы автоматизированного проектирования и расчета деревянных конструкций [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / Д.М. Лобов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 15 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования и расчета деревянных конструкций» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в подготовке к лекциям, а также в организации самостоятельной работы.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «САПР ДК» по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Теория и проектирование зданий и сооружений (заочная форма обучения).

3

4

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Основными целями освоения учебной дисциплины «САПР ДК» являются:

−формирование навыков расчета конструкций с использованием компьютерной техники;

−подготовка студентов к профессиональной деятельности в области проектирования в условиях современных информационных технологий;

−знакомство с эффективными инструментами решения расчётных строительных задач.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

−методы проектирования и мониторинга зданий и сооружений с использованием специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования;

−способы разработки эскизных, технических и рабочих проектов уникальных объектов с использованием систем автоматизированного проектирования;

−принципы разработки заданий на проектирование, технические условия, стандарты предприятий, инструкций и методических указаний по использованию средств, технологий и оборудования;

−принципы составления инструкций по эксплуатации оборудования и проверке технического состояния и остаточного ресурса строительных объектов и оборудования, разработке технической документации на ремонт.

Уметь:

−формулировать и решать задачи проектирования и мониторинга зданий и сооружений с использованием специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования;

−формулировать и решать задачи проектирования уникальных объектов с использованием универсальных и специализированных программно-вычислительных комплексов;

−формулировать задачу при разработке заданий на проектирование, технические условия, стандарты предприятий, инструкций и методических указаний по использованию средств, технологий и оборудования;

−составлять инструкции по эксплуатации оборудования и проверке технического состояния и остаточного ресурса строительных объектов и оборудования, разработке технической документа-

ции на ремонт. Владеть:

−навыками проектирования и мониторинга зданий и сооружений, их конструктивных элементов, включая методы расчетного обоснования, в том числе с использованием универсальных и специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования;

−навыками применения специализированного программно-вычислительного комплекса при разработке эскизных, технических и рабочих проектов уникальных зданий;

−аппаратом для разработки заданий на проектирование, технические условия, стандарты предприятий, инструкций и методических указаний по использованию средств, технологий и оборудования;

−навыками по составлению инструкций по эксплуатации оборудования и проверке технического состояния и остаточного ресурса строительных объектов и оборудования, разработке технической документации на ремонт.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические

5

знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в новом предметном поле проектирования деревянных конструкций.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Моделирование расчетной схемы в программном комплексе.

Знакомство с библиотекой конечных элементов. Основы формирования расчетной схемы (ввод узлов и элементов, опорных закреплений, жесткостей элементов и т.д.). Задание загружений на стержни

ив узлы. Виды нагрузок (распределённая, трапециевидная, сосредоточенная и т.д.).

2.Особенности расчета конструкций с использованием средств автоматизированного проектиро-

вания.

Просмотр результатов статического расчета. Подготовка результатов расчета для последующего экспорта. Отображение результатов расчета. Анализ результатов расчетов плоских стержневых систем. Особенности расчета и анализа результатов для элементов пространственных конструкций.

3. Особенности расчета конструкций с использованием средств автоматизированного проектирования на особые виды воздействий.

Основы задания в расчет динамического загружения. Расчет зданий и сооружений на сейсмическое воздействие. Расчет с учетом пульсационной составляющей ветровой нагрузки. Расчет конструкций с учетом геометрической и физической нелинейности. Расчет зданий и сооружений с учетом прогрессирующего разрушения. Расчет зданий и сооружений с учетом последовательности монтажа конструкций.

4. Твердотельное моделирование элементов деревянных конструкций.

Моделирование деревянного элемента в программном комплексе с использованием твердотельных конечных элементов. Задание жесткостей, опорных закреплений, нагрузок. Построение изополей, изолиний напряжений и деформаций. Анализ результатов НДС элемента.

5. Твердотельное моделирование узлов деревянных конструкций.

Моделирование узлов деревянных конструкций с использованием твердотельных конечных элементов. Задание жесткостей, опорных закреплений, нагрузок. Построение изополей, изолиний напряжений и деформаций. Анализ результатов НДС узла, поиск концентраторов напряжений.

6

1.3 Порядок освоения материала

Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следующей таблице:

Таблица 1

Порядок освоения дисциплины

7

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

Вслучае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3Общие рекомендации по изучению материала лекций

Раздел 1. Моделирование расчетной схемы в программном комплексе.

Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление о расчете деревянных конструкций.

Выполняется знакомство с библиотекой стержневых и пластинчатых конечных элементов. Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектирование и расчете деревянных конструкций. Изучаются способы построения геометрии будущей расчетной схемы, способы ввода узлов и элементов расчетной схемы. Изучается моделирование физико-механических свойств элементов, способы задания жесткостей элементам. Рассматриваются виды идеализации опорных закреплений и примыканий элементов к узлам, способы ввода связей, шарниров. Изучаются виды нагрузок действующие на конструкции зданий и сооружений, рассматривается процесс моделирования нагрузок в расчетной схеме.

Рассматриваются особенности проектирования и расчета балочных, ферменных, рамных и ароч-

8

ных конструкций из древесины.

Раздел 2. Особенности расчета конструкций с использованием средств автоматизированного проектирования.

Цель: сформировать представление о работе с результатами статического расчета.

Рассматривается реализация просмотра результатов статического расчета в графическом виде. Выполняется анализ результатов расчета плоских стержневых систем. Выполняется анализ результатов расчета для элементов пространственных конструкций. Изучаются способы формирования отчета о результатах расчета. Рассматривается функциональные возможности постпроцессоров. Документирование результатов расчета.

Раздел 3. Особенности расчета конструкций с использованием средств автоматизированного проектирования на особые виды воздействий.

Цель: сформировать представление о расчете деревянных конструкций на особые виды воздейст-

вий.

Изучаются виды динамических нагрузок. Рассматриваются вопросы расчета конструкций из древесины на динамические загружения. Рассматриваются способы задания в расчетной схеме пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

Изучаются виды геометрической нелинейности конструкции. Рассматривается выполнение расчета конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической нелинейности. Изучается физическая нелинейность материалов. Рассматривается выполнение расчета конструкций зданий и сооружений с учетом физической нелинейности.

Рассматриваются особенности расчета конструкций зданий и сооружений на действие прогрессирующего разрушения.

Рассматриваются особенности моделирования процесса возведения здания. Выполняется анализ изменения НДС конструкций вследствие учета этапов монтажа конструкций. Рассматривается нахождение оптимальной монтажной схемы конструкций здания, оказывающей наименьшее влияние на НДС конструкций здания.

Раздел 4. Твердотельное моделирование элементов деревянных конструкций.

Цель: сформировать представление о твердотельном моделирование работы деревянных элемен-

тов.

Выполняется знакомство с библиотекой объемных конечных элементов. Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектирование и расчете деревянных элементов. Изучаются способы построения геометрии будущей расчетной схемы, способы ввода узлов и объемных элементов расчетной схемы. Изучается моделирование физико-механических свойств элементов, способы задания жесткостей элементам. Рассматриваются виды идеализации опорных закреплений и примыканий элементов к узлам, способы ввода связей, шарниров. Изучаются способы задания нагрузок на объемные элементы. Выполняется построение изополей, изолиний напряжений и деформаций объемного элемента. Выполняется анализ результатов НДС элемента.

Раздел 5. Твердотельное моделирование узлов деревянных конструкций.

9

Цель: сформировать представление о твердотельном моделирование узлов деревянных конструк-

ций.

Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектирование и расчете узлов деревянных конструкций. Изучаются способы построения геометрии будущей расчетной схемы, способы ввода узлов и объемных элементов расчетной схемы. Изучается моделирование физико-механических свойств узловых соединений, способы задания жесткостей элементам. Рассматриваются виды идеализации опорных закреплений и примыканий элементов к узлам, способы ввода связей, шарниров. Изучаются способы задания нагрузок на объемные элементы.. Выполняется построение изополей, изолиний напряжений и деформаций элементов узловых соединений. Выполняется анализ результатов НДС узловых соединений, поиск концентраторов напряжений.

2.4 Контрольные вопросы

Контрольные вопросы к разделу 1: Моделирование расчетной схемы в программном комплексе.

1.Актуальные проблемы компьютерного моделирования и расчета деревянных конструкций.

2.Реализация конструктивного расчета деревянных конструкций с использованием компьютерных технологий.

3.Основные типы конечных элементов используемых для моделирования деревянных конструкций.

4.Виды опорных закреплений в зависимости от степеней свободы. Способы моделирования опорных закреплений в различных программных комплексах.

5.Виды специальных конечных элементов используемых при формировании расчетных схем деревянных конструкций.

Контрольные вопросы к разделу 2: Особенности расчета конструкций с использованием средств автоматизированного проектирования.

1.Способы графической визуализации результатов статического расчета.

2.Способы формирования отчета о результатах статического расчета.

3.Анализ результатов статического расчета.

4.Возможности постпроцессоров для расчета деревянных конструкций.

5.Реализация связи между расчетными программными комплексами и графического сапр. Экспорт результатов расчета в графический сапр.

Контрольные вопросы к разделу 3: Особенности расчета конструкций с использованием средств автоматизированного проектирования на особые виды воздействий.

1.Способ задания динамического загружения в расчетную схему.

2.Основные принципы расчета на устойчивость, определение частот и форм собственных колебаний.

3.Реализация расчета строительных конструкций зданий и сооружений на действие пульсационной составляющей ветровой нагрузки в различных программных комплексах.

4.Геометрическая нелинейность. Виды геометрической нелинейности.

5.Особенности моделирования строительных конструкций с учетом геометрической нелинейности.

6.Физическая нелинейность. Определение.

7.Особенности моделирования строительных конструкций с учетом физической нелинейности.

10