4211

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

П.А. Хазов

Теория автоматизированного проектирования и расчета

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы)

по дисциплине «Теория автоматизированного проектирования и расчета» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений,

специализация Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений

Нижний Новгород

2022

3

1. Рекомендации обучающимся по подготовке к лекциям

Цель курса

– Целями освоения дисциплины Теория автоматизированного проектирования и расчета являются изучение современных методов и информационных технологий в решении задач расчёта и проектирования строительных конструкций.

Виды учебных занятий - лекции, лабораторные занятия, расчетная работа, зачет. 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.

Общие рекомендации при работе с конспектом лекций:

1.Написание конспекта лекций: кратко, схематично, последовательно фиксировать основные положения, выводы, формулировки, обобщения, помечать важные мысли, выделять ключевые слова, термины.

2.Ознакомление с терминами, понятиями с помощью энциклопедий, словарей, справочников с выписыванием толкований в тетрадь.

3.Определение вопросов, терминов, материала, который вызывает трудности, пометить и попытаться найти ответ в рекомендуемой литературе. Если самостоятельно не удается разобраться в материале, необходимо сформулировать вопрос и задать преподавателю на консультации, на практическом занятии.

2.Содержание дисциплины

2.1Тематический план лекций по дисциплине

5

расчет плоской рамы одноэтажного каркасного промышленного здания, статический расчет пространственной схемы одноэтажного каркасного промышленного здания. Сбор нагрузок и назначение жесткостей выполняется в соответствии с СП 20.13330, СП 16.13330.

Вопросы для самоконтроля.

1.Особенности расчета и проектирования каркаса одноэтажного промышленного здания.

2.Назначение двухветвевой нижней части колонны.

3.Особенности сбора ветровой нагрузки.

4.Крановые нагрузки: режимы работы, грузоподъемность, тормозная нагрузка, линия влияния.

Тема 4: Автоматизированный расчет строительных конструкций с использованием пластинчатых конечных элементов. Общие сведения о теории пластин и оболочек. Анализ влияния размеров конечных элементов на точность решения. Задачи о плитах, пластинах, балках-стенках.

Даются общие сведения о теории пластин и оболочек. Создание примитивных пластинчатых элементов. Исследуется влияния размеров конечных элементов на точность решения. Поиск эффективного дробления.

Выполняется расчет перфорированной стальной балки в ПВК SCAD: моделирование расчётной схемы, назначение жесткостей пластинам, дробление 4-х узловых пластин, копирование фрагмента, установка связей в узлах, сбор и приложение нагрузок, формирование загружений, расчёт, анализ распределения напряжений, выводы о сходимости результатов в ПВК SCAD и согласно закону распределения нормальных напряжений Навье.

Даются предпосылки создания расчетной схемы железобетонной плиты. Особенности назначения жесткостных характеристик.

Выполняется расчет монолитного железобетонного безригельного перекрытия в ПВК SCAD: создание нового проекта, создание сетки разбивочных осей, создание геометрии плиты, назначений связей в узлах, формирование сетки конечных элементов и назначение жесткостных характеристик, оценка и повышение качества триангуляции, назначение типа конечных элементов, сбор и назначение нагрузок, расчёт и подбор арматуры плиты перекрытия.

Вопросы для самоконтроля.

1.Основные положения теории пластин и оболочек.

2.Понятие «пластинчатый конечный элемент»

3.Выбор размера конечного элемента.

4.Особенности четырехугольных и треугольных конечных элементов.

Тема 5: Предпосылки создания расчетной схемы железобетонной плиты. Жесткие вставки. Особенности назначения жесткостных характеристик.

Выполняется генерация железобетонного каркаса здания в препроцессоре «ФОРУМ». Создание пространственных расчетные модели зданий, используя объекты, максимально приближенные по назначению и наименованию к функциональным составным частям реального объекта (колонны, балки, перекрытия, стены, крыши). Экспорт модели в ПВК SCAD Office.

Выполняется формирование сетки конечных элементов и назначение жесткостных характеристик, оценка и повышение качества триангуляции, сбор и назначение нагрузок.

Чтение результатов и разработка чертежей стадии КЖ в ПВК SCAD.

Вопросы для самоконтроля.

1.Назначение жесткостей ЖБ элементов. Понижение модуля упругости.

6

2.Особенности назначения нагрузок.

3.Особенности выбора типа расчетной схемы.

Тема 6: Автоматизированное проектирование железобетонных конструкций, подбор арматуры. Стадии разрушения изгибаемых железобетонных элементов. Теоретические аспекты расчета плит по методу предельных состояний.

Описывается ввод всех данных, необходимых для расчета сформированной расчетной модели. Проводится контроль правильности создания схемы. Определяются расчетные сочетания усилий и перемещений. Делается линейный расчет. Графический анализ результатов расчета. Подбор арматуры плиты перекрытия в режиме «Армирование сечений железобетонных элементов выполняется» подбор арматуры и экспертиза заданного армирования в элементах железобетонных конструкций по предельным состояниям первой и второй групп в соответствии с требованиями нормативных документов, назначенных ранее. Для работы постпроцессора необходимы следующие исходные данные:

—геометрия армируемого сечения;

—расчетные сочетания усилий (РСУ) при наличии 2х и более загружений;

—информация о классе бетона, классе арматуры, расстояние до центра тяжести арматуры и т.п.

Подбор арматуры и отображение результатов подбора выполняется с помощью инструментальной панели Железобетон. Для активации расчета используется операция «Подбор арматуры» в одноименном разделе панели.

Ход подбора арматуры отображается в окне Выполнение расчета. После завершения расчета выводятся сообщения, появляющиеся в процессе подбора.

По результатам подбора может быть сформирован отчет.

Вопросы для самоконтроля.

1.Виды выдачи результатов армирования.

2.Особенности поперечного армирования.

3.Чтение результатов расчета по перемещениям.

4.Результаты расчета на продолжительное и непродолжительное раскрытие трещин.

Тема 7: Армирование железобетонной плиты перекрытия. Чтение результатов и разработка чертежей стадии КЖ в ПВК SCAD.

Для всех видов армирования пластинчатых элементов выводится погонная площадь армирования в виде изолиний, изополей или цветовых карт «Железобетон → Подбор арматуры → Отображение изополей армирования пластин/Отображение изополей и изолиний армирования

пластин/Отображение цветовой карты результатов армирования». Также, в программе предусмотрен вывод результатов подбора продольной арматуры в виде набора стержней по направлениям, совпадающим с направлениями выдачи усилий. Для активации этой операции используется команда «Переключение формы выдачи результата», шаг арматуры выбирается из одноименного списка в инструментальной панели. Кроме того, результаты подбора продольной арматуры могут отображаться как дополнительное армирование, выполняемое сетками или отдельными стержнями. При армировании сетками (кнопка Дополнительное армирование сетками) необходимо выбрать из списка Выбор шага арматуры шаг следования стержней в сетке. Если дополнительное армирование задается стержнями (кнопка Дополнительное армирование стержнями), то из списка Выбор диаметра дополнительной арматуры выбирается диаметр стержней.

7

Вопросы для самоконтроля.

1.Применение результатов расчета при проектировании реального железобетонного объекта.

2.Правила расстановки арматуры.

3.Ограничения на ширину раскрытия трещин – физический и прикладной смысл.

4. Общие рекомендации по организации самостоятельной работы

Для эффективного освоения дисциплины необходимо:

1.Знакомство с основной и дополнительной литературой, включая справочные издания, зарубежные источники, конспект основных положений, терминов, сведений, требующихся для запоминания и являющихся основополагающими в этой теме. Составление аннотаций к прочитанным литературным источникам и др.

2.Работа с конспектом лекций, подготовка ответов к контрольным вопросам.

3.Поиск литературы и составление библиографии, использование от 3 до 5 научных работ, изложение мнения авторов и своего суждения по выбранному вопросу, изложение основных аспектов проблемы.

4.Ознакомиться со структурой и оформлением РР.

5.Выполнение домашних заданий.

6.При подготовке к экзамену необходимо ориентироваться на конспекты лекций, рекомендуемую литературу, выполненные РР и др.

5.Вопросы для подготовки к зачету

1.Вывод разрешающего уравнения МКЭ.

2.Метод конечных элементов. Сущность метода и последовательность решения.

3.Матрица жесткости стержневого элемента.

4.Матрицы жесткости стержневых конечных элементов в общей системе координат.

5.Порядок решения задач по МКЭ.

6.Основные операции с конечными элементами.

7.Матрица жесткости стержневого элемента.

8.Общая и местная системы координат. Матрицы преобразований.

9.Объекты расчета и проблемы моделирования стержневых систем.

10.Основные этапы расчета и проектирования строительных конструкций.

11.Нагрузки и воздействия на расчетную схему.

12.Построение эпюр внутренних усилий в плоской раме в программно-вычислительном комплексе «Structure CAD».

13.Документирование результатов расчета в программно-вычислительном комплексе

SCAD.

14.Особенности расчета железобетонных конструкций в программно-вычислительном комплексе SCAD. Назначение жесткостей стержней, пластин.

15.Особенности расчета железобетонных конструкций в программно-вычислительном комплексе SCAD. Подбор армирования.

16.Особенности расчета перфорированной стальной балки в программновычислительном комплексе SCAD – стержневая и пластинчатая конечноэлементные модели.

17.Особенности расчета металлических рам переменного сечения в программновычислительном комплексе SCAD.

8

1.Городецкий А.С.. Компьютерные модели конструкций : учебник. / Городецкий А.С., Евзеров И.Д. ; Городецкий А.С.; Евзеров И.Д.. – Москва : АСВ, 2009. – 360 c. – URL: URL: https://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785930936384.html. – ISBN ISBN 978-5-93093-638-4.

2.Денисов А.В.. Автоматизированное проектирование строительных конструкций : учебное пособие. / Денисов А.В. ; А.В. Денисов. – Москва : Московский государственный строительный университет, ЭБС АСВ, 2015. – 160 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/57034.html. – ISBN ISBN 978-5-7264-1073-9.

3.Карпиловский В.С.. SCAD Office. Формирование сечений и расчет их геометрических характеристик : учебное пособие. / Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А., Перельмутер А.В., Перельмутер М.А. ; Карпиловский В.С.; Криксунов Э.З.; Маляренко А.А.; Перельмутер А.В.; Перельмутер М.А.. – Москва : АСВ, 2008. – 80 c. – URL: URL: https://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785930932913.html. – ISBN ISBN 978-5-93093-291-3.

4.Лебедев А. В.. Численные методы расчета строительных конструкций : Учебное пособие. / Лебедев А. В. ; Лебедев А. В.. – Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский государственный ар- хитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2012. – 55 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/19055.html. – ISBN ISBN 978-5-9227-0338-3.

5.Прокопьев В. И.. Решение строительных задач в SCAD OFFICE : Учебное пособие. / Прокопьев В. И. ; Прокопьев В. И.. – Москва : Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2015. – 63 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/30788.html. – ISBN ISBN 978-5-7264-1022-7.

6.Рылько Михаил Александрович. Компьютерные методы проектирования зданий : учеб. пособие для подгот. бакалавров и магистров по направлению 270800 "Стр-во". / Рылько Михаил Александрович ; М. : Изд-во "АСВ", 2012. – 224 с. – ISBN ISBN 978-5-93093-876-0.

7.Серпик И.Н.. Метод конечных элементов в решении задач механики несущих систем : учебное пособие. / Серпик И.Н. ; Серпик И.Н.. – Москва : АСВ, 2015. – 200 c. – URL: URL: https://www.studentlibrary.ru/book/ISBN97859309300546.html. – ISBN ISBN 978-5-93093-0054-6.

8.Труш Леонид Иванович. Программно-вычислительный комплекс SCAD для расчета железобетонных конструкций : учеб. пособие. / Труш Леонид Иванович ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2004. – 100 с.

9.Хечумов Револ Артемьевич. Применение метода конечных элементов к расчету конструкций : Учеб. пособие для студентов строит. спец. втузов. / Хечумов Револ Артемьевич, Кепплер Хартмут, Прокопьев Валерий Иванович ; Под общ. ред. Р.А. Хечумова. – Москва : Изд-во АСВ,

1994. – 351 с. – ISBN ISBN 5-87829-013-8.

10.ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения.

11.И. Тихонов, Пособие по проектированию. Армирование элементов монолитных железобетонных зданий, Москва, 2007.

12.СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

13. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями N 1, 2, 3).

9

Хазов П.А.

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы)

по дисциплине «Теория автоматизированного проектирования и расчета» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений,

специализация Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru