1209

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 лабораторным занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы и выполнению расчетно-графической работы)

для обучающихся по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования и расчета ДК»

по направлению подготовки 08.03.01 Строительство профиль Промышленное и гражданское строительство

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 лабораторным занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы и выполнению расчетно-графической работы)

для обучающихся по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования и расчета ДК»

по направлению подготовки 08.03.01 Строительство профиль Промышленное и гражданское строительство

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. – 17 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования и расчета ДК» 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 лабораторным занятиям, а также в выполнении расчетно-графической работы.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования и расчета ДК» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Промышленное и гражданское строительство.

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:

−способы алгоритмизации расчётов при исследованиях и проектировании объектов строительства на основе численных методов строительной механики;

−основные методы и способы получения и хранения научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта при решении теоретических и прикладных задач строительства;

−методы и средства компьютерного моделирования с использованием универсальных и специализированных программно-вычислительных комплексов;

Уметь:

−формировать расчётные схемы, анализировать исходные данные и результаты расчётов метода конечных элементов;

−использовать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт при расчётах конструкций;

−формулировать и решать задачи с использованием современных автоматизированных профессиональных пакетов прикладных программ;

Владеть:

−приёмами работы с программными комплексами SCAD;

−практическими способами расчётов конструкций и объектов строительства с использованием на- учно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта;

−навыками выбора технических и аппаратно-программных средств для решения поставленной задачи.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические 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. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по плоской расчетной схеме.

Особенности проектирования и расчета деревянных балочных конструкций. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета ферменных конструкций из древесины с трапециевидным и треугольным очертанием пояса. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания

5

элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета. Уточнение НДС верхнего пояса фермы. Учет разгружающего момента образующегося за счет неполного опирания верхнего пояса.

Особенности проектирования и расчета ферменных конструкций кругового очертания пояса с применением древесины (сегментные и линзообразные). Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета. Уточнение НДС верхнего пояса фермы. Учет разгружающего момента образующегося за счет стрелы подъема верхнего пояса.

Особенности проектирования и расчета деревянных решетчатых рам. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных гнутоклееных рам. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных арочных конструкций. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

2. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по пространственной расчетной схеме

Особенности проектирования и расчета деревянных ребристых сводов. Особенности построения геометрии конструкции свода. Создание групп элементов и узлов. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Особенности задания нагрузок на конструкции свода. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянного крестового свода. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкцию свода.

Особенности проектирования и расчета деревянных кружально-сетчатых сводов. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкцию свода.

Особенности проектирования и расчета деревянных ребристых куполов. Особенности построения геометрии конструкции купола. Создание групп элементов и узлов. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Особенности задания нагрузок на конструкции купола. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных сетчатых куполов. Особенности построения геометрии сетчатых куполов различной разбивки (звездчатой, геодезической, кристаллической и т.д.)

Особенности проектирования и расчета деревянных куполов параболического очертания. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкции купола.

Особенности проектирования и расчета деревянных гиперболических оболочек. Особенности построения геометрии оболочек отрицательной кривизны. Особенности действия нагрузок на поверхность оболочки.

3. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций на особые виды нагрузок.

Особенности расчета конструкций зданий и сооружений на динамическое действие нагрузок. Задание пульсационной составляющей ветровой нагрузки на конструкции зданий и сооружений.

6

2. Методические указания по подготовке к лабораторным занятиям

2.1Общие рекомендации по подготовке к лабораторным занятиям

Входе подготовки к лабораторным занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

При подготовке к занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

2.3 Общие рекомендации по изучению материала лабораторных занятий

Раздел 1. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по плоской расчетной схеме — 9 занятий.

Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление о расчете деревянных конструкций по плоской расчетной схеме.

Рассматриваются вопросы расчета конструкций из древесины по плоской расчетной схеме. Рассматривается область применения плоской схемы при расчете конструкций зданий и сооружений.

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 физикомеханических 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 арочных конструкций из древесины.

Раздел 2. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по пространственной схеме — 9 занятий.

Цель: сформировать представление о расчете деревянных конструкций по пространственной расчетной схеме.

Рассматриваются вопросы расчета конструкций из древесины по пространственной расчетной схеме. Рассматривается область применения пространственной схемы при расчете конструкций зданий и сооружений.

Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектирова-

8

ние и расчете деревянных конструкций. Изучаются способы создания пространственной 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 деревянных сводов, куполов, гиперболических оболочек отрицательной кривизны.

Раздел 3. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций на особые виды нагрузок — 4 занятия.

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

ний.

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

Раздел 4. Особенности проектирования и расчета конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической и физической нелинейности. — 2 занятия.

Цель: сформировать представление о расчете конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической и физической нелинейности.

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.

Раздел 5. Определение НДС деревянных конструкций с учетом истории нагружения. — 2 занятия.

Цель: сформировать представление о моделирование процесса возведения конструкций здания.

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.

2.4 Контрольные вопросы

Контрольные вопросы к разделу 1: Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по плоской расчетной схеме

1.Актуальные проблемы компьютерного моделирования и расчета деревянных конструкций.

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

9

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.

6.Плоская стержневая система. Пример и алгоритм решения задачи.

7.Способы моделирования деревянных балок.

8.Способы построения геометрии деревянных ферменных конструкций.

9.Нагрузки и воздействия действующие на деревянные фермы. Способы задания нагрузок на деревянные фермы.

10.Особенности автоматизированного проектирования и расчета деревянных рамных конструкций.

Контрольные вопросы к разделу 2: Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по пространственной схеме

1.Пространственная стрежневая система. Пример и алгоритм решения задачи.

2.Способы построения геометрии конструкций деревянных сводов.

3.Нагрузки и воздействия действующие на деревянные сводчатые конструкции. Способы задания нагрузок.

4.Способы построения геометрии конструкций деревянных куполов.

5.Нагрузки и воздействия действующие на деревянные купольные конструкции. Способы задания нагрузок.

Контрольные вопросы к разделу 3: Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций на особые виды нагрузок

1.Основные виды нагрузок действующие на сооружение.

2.Способы моделирования загружений в различных программных комплексах.

3.Способ задания динамического загружения в расчетную схему.

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

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

Контрольные вопросы к разделу 4: Особенности проектирования и расчета конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической и физической нелинейности

1.Геометрическая нелинейность. Виды геометрической нелинейности.

2.Особенности моделирования строительных конструкций с учетом геометрической нелинейности.

3.Физическая нелинейность. Определение.

4.Особенности моделирования строительных конструкций с учетом физической нелинейности.

5.Способы формирования расчетных схем с учетом возможности возникновения прогрессирующего разрушения.

Контрольные вопросы к разделу 5: Определение НДС деревянных конструкций с учетом истории нагружения

1.Влияние последовательности монтажа строительных конструкций на распределение усилий в элементах системы.

10