- •Содержание
- •Благодарности
- •Введение
- •Проект
- •Функциональные модули
- •Процессор и библиотека конечных элементов
- •Графический препроцессор
- •Группы
- •Фильтры
- •Графический постпроцессор
- •Документирование результатов
- •Для кого предназначена книга
- •Замечания авторов
- •Мышь
- •Курсоры
- •Меню
- •Проект
- •Опции
- •Справка
- •Проект
- •Файл
- •Опции
- •Операции
- •Сервис
- •Справка
- •Инструментальная панель
- •Диалоговые окна
- •Фильтры
- •Пиктограммы
- •Загрузка комплекса
- •Работа с таблицами
- •Генерация схемы
- •Выбор элементов
- •Задание нагрузок
- •Расчет
- •Анализ перемещений
- •Анализ усилий
- •Печать результатов
- •РЕЗЮМЕ
- •2. Создание расчетной схемы
- •2.1 Расчетные схемы стержневых конструкций
- •Пространственные одноэтажные рамы
- •Формирование плоских шарнирно-стержневых систем
- •Плоские стержневые системы
- •Ввод узлов
- •Ввод элементов
- •Некоторые "тонкости"
- •2.3 Поверхности вращения
- •Вычисление радиуса по хорде
- •Цилиндр
- •Конус
- •Сфера
- •Правила ввода математических формул
- •2.5. Формирование поверхностей, заданных аналитически
- •2.6 Сборка схемы из нескольких схем
- •Сборка с группами элементов
- •Способы сборки
- •Правила выполнения сборки
- •Работа с нагрузками
- •Окно подсхемы
- •2.7 Копирование расчетной схемы
- •2.8 Копирование фрагмента схемы
- •2.9 Формирование расчетных схем из объемных элементов
- •2.10 Геометрические преобразования
- •Перенос
- •Поворот вокруг заданной оси
- •Масштабирование (полное)
- •2.11 Задание сетки координационных (разбивочных) осей
- •2.12 Ввод схемы на сетке координационных осей
- •3. Операции с узлами и элементами
- •Выбор узлов и элементов
- •3.1 Операции с узлами
- •Удаление узлов
- •Ввод узлов
- •Ввод дополнительных узлов между узлами
- •Перенос узлов
- •Объединение узлов с совпадающими координатами
- •Генерация узлов по дуге
- •Перенос одного узла в другой
- •Выбор узлов
- •3.2 Операции с элементами
- •Ввод стержневых элементов
- •Ввод объемных элементов
- •Удаление элементов
- •Разбивка стержня
- •Выбор элементов
- •Разделение элементов
- •Присоединение дополнительных узлов к элементам
- •3.3 Группы узлов и элементов
- •Создание групп
- •Выбор группы
- •4. Задание характеристик узлов и элементов
- •Назначение жесткостных характеристик стержневых элементов
- •Ввод нового типа жесткости
- •Параметрические сечения
- •Численное описание
- •Работа с сортаментом металлопроката
- •Характеристики сечения
- •Численно-параметрическое описание
- •Произвольные сечения
- •Назначение характеристик упругого основания
- •Корректировка характеристик заданного ранее типа жесткости
- •Ввод и назначение жесткостных характеристик пластинчатым элементам
- •Назначение жесткостных характеристик объемным элементам
- •Удаление эквивалентных типов жесткости
- •4.2 Назначение типа элемента
- •4.3 Задание абсолютно жестких вставок
- •4.4 Ввод и удаление шарниров
- •4.5 Углы ориентации главных осей инерции сечения
- •4.8 Назначение связей в узлах
- •4.9 Объединение перемещений
- •4.10 Напряжения вдоль заданного направления
- •4.12 Назначение геометрически нелинейных элементов
- •4.13 Односторонние связи
- •5.1 Задание статических загружений
- •Узловые нагрузки
- •Задание нагрузок на группу узлов
- •Нагрузки на стержневые элементы
- •Нагрузки на пластины
- •Температурные нагрузки
- •5.2 Удаление нагрузок
- •5.3 Группы нагрузок
- •Назначение коэффициентов группам нагрузок
- •Общие характеристики
- •Сейсмика
- •Сейсмика по заданным акселерограммам
- •Пульсации ветра
- •Гармонические колебания
- •Импульс, Удар
- •Модальный анализ
- •Ввод динамических нагрузок
- •6. Управление расчетом
- •7.1 Общие принципы управления отображением результатов
- •Цветовая шкала
- •Настройка цветовой шкалы
- •Установка номера загружения
- •Масштаб отображения
- •Вывод изолиний и изополей
- •Единицы измерения
- •7.2 Анализ деформаций
- •7.4 Анализ усилий и напряжений в пластинчатых элементах
- •7.5 Анализ результатов работы постпроцессоров
- •Анализ результатов работы постпроцессора подбора арматуры
- •Анализ результатов расчета нагрузок от фрагмента схемы
- •Отображение результатов расчета главных и эквивалентных напряжений
- •7.6 Формирование групп элементов
- •Подготовка групп элементов для постпроцессора подбора арматуры
- •8. Управление отображением расчетной схемы
- •Поворот схемы
- •Назначение шага поворота
- •Выделение плоского фрагмента
- •Выделение фрагмента с помощью рамки
- •Отсечение на проекциях
- •Крупный план
- •Полноэкранный режим работы
- •Фрагментация на координационных (разбивочных) осях
- •Настройка инструментальной панели Визуализация
- •8.2 Отображение информации на расчетной схеме
- •Фильтры отображения элементов
- •Вывод номеров элементов
- •Вывод номеров узлов
- •Вывод типов элементов
- •Вывод номеров типов жесткости
- •Корректировка жесткостей специальных элементов
- •Визуализация атрибутов элементов
- •Отображение узловых нагрузок
- •Отображение местных сосредоточенных нагрузок
- •Отображение местных распределенных нагрузок
- •Отображение масс
- •Вывод значений нагрузок
- •Отображение связей
- •Отображение координационных осей
- •Отображение групп объединения перемещений
- •Отображение направлений выдачи усилий в пластинчатых элементах
- •Вывод значений на изолиниях, изополях и эпюрах
- •Отображение жестких вставок
- •Отображение шарниров
- •Отображение узлов
- •Отображение удаленных узлов
- •Отображение совпадающих узлов
- •Отображение совпадающих элементов
- •Вывод размерных линий
- •Удаление линий невидимого контура
- •Цветовая индикация групп узлов и элементов
- •Информация об узле
- •Информация об элементе
- •Определение расстояния между узлами
- •Отмена выбора узлов и элементов
- •Навигатор
- •Начальная установка фильтров
- •Общие замечания по отображению информации на расчетной схеме
- •Настройка вывода цифровой информации
- •Печать расчетной схемы
- •8.3 Настройка графической среды
- •Характеристики бетона
- •Характеристики арматуры
- •Расчет коэффициентов упругого основания
- •9. Документирование исходных данных и результатов расчета
- •Текстовые файлы исходных данных и результатов
- •9.2 Документатор
- •Назначение вида выводимой информации и настройка Документатора
- •Окна настройки таблиц результатов
- •Комментарии к таблицам
- •Работа с иллюстрациями
- •Просмотр таблиц
- •Экспорт таблиц
- •10. Комбинации загружений
- •Унификация
- •Группы
- •12. Главные и эквивалентные напряжения
- •12.1 Главные напряжения для конечных элементов различных типов
- •Элементы балки стенки
- •Плиты и оболочки
- •Стержневые элементы
- •12.2 Вычисление эквивалентных напряжений
- •12.3 Подготовка данных для расчета главных и эквивалентных напряжений
- •13. Устойчивость
- •13.1 Постановка задачи
- •13.2 Поиск коэффициента запаса устойчивости
- •13.4 Свободные длины
- •13.5 Ввод данных
- •14. Спектры ответа
- •14.1 Расчет на сейсмические воздействия
- •14.2 Поэтажные акселерограммы и спектры ответа
- •14.3 Ввод данных и анализ результатов
- •14.4 Подготовка файлов акселерограмм
- •15. Расчет нагрузок от фрагмента схемы
- •15.1 Ввод исходных данных
- •15.2 Описание фрагментов
- •16. Армирование сечений железобетонных элементов
- •Ограничения реализации
- •Модуль 1 (Стержень 2D)
- •Модуль 2 (Стержень 3D)
- •Модуль 11 (Плита. Оболочка)
- •Подготовка данных
- •Проверка заданного армирования
- •Другие возможности подготовки данных
- •Дополнительная информация по исходным данным
- •Расчет
- •Результаты расчета
- •Поперечная арматура
- •Проверка заданной арматуры
- •ЛИТЕРАТУРА
- •17. Проверка несущей способности стальных сечений
- •Установка параметров
- •Назначение конструктивных элементов
- •Назначение групп конструктивных элементов
- •Корректировка параметров конструктивных элементов и групп конструктивных элементов
- •Группы унификации
- •Расчет
- •Отображение результатов
- •Отчет
- •Подбор
- •Информация о результатах подбора
- •18. Управление нелинейным расчетом
- •19. Теоретические основы
- •19.1. Конструкция и ее расчетная схема
- •19.1.1. Общие сведения
- •19.1.2. Расчетная схема метода перемещений
- •19.1.3. Основные и дополнительные неизвестные
- •19.1.4. Внешние и внутренние связи
- •19.1.5. Условия сопряжения элементов с узлами системы
- •19.1.6. Фрагменты, подсхемы, суперэлементы
- •19.1.7. Нагрузки и воздействия
- •19.2. Основные соотношения метода конечных элементов
- •19.2.1. Линейная статическая задача
- •19.2.2. Учет дополнительных связей
- •19.2.3. Динамическая задача
- •19.3. Решение систем уравнений
- •19.4. Стандартные случаи динамического нагружения
- •19.4.1. Ветровая нагрузка
- •19.4.2. Сейсмика
- •19.4.3. Импульсные нагрузки
- •19.4.4. Гармоническое возбуждение
- •19.4.5. Расчет по акселерограмме
- •19.5. Расчетные сочетания усилий (РСУ)
- •19.5.1. Стержни
- •19.5.2. Мембраны (плоское напряженное состояние)
- •19.5.3. Плиты
- •19.5.4. Оболочки
- •19.5.5. Объемные элементы
- •19.5.6. Загружения
- •20. Построение и анализ расчетных моделей
- •20.1. Выбор сетки конечных элементов
- •20.1.1. Сходимость МКЭ
- •20.1.2. О практической сходимости
- •20.1.3. Проверка сходимости для некоторых моделей
- •20.1.4. Обход особых точек
- •20.2. Фрагментация
- •20.2.1. Методы сшивки решений
- •20.2.2. Оценка погрешностей
- •20.2.3. Конструирование стыка
- •20.3. Наложение связей
- •20.3.1. Парирование изменяемости
- •20.3.2. Учет особенностей работы конечных элементов
- •20.3.3. Эффекты объединения перемещений
- •20.4. Конструкции на упругом основании
- •20.4.1. Использование законтурных элементов упругого основания
- •20.4.2. Выбор параметров упругого основания
- •20.4.3. Водонасыщенные грунты
- •20.5. Использование абсолютно жестких вставок
- •20.6. Расчет на заданные перемещения
- •20.7. Скрытые жесткости
- •20.8. Учет несовершенств системы
- •Литература к главам 19 и 20
- •Алфавитный указатель
1 7 . П р о в е р к а н е с у щ е й с п о с о б н о с т и с т а л ь н ы х с е ч е н и й
17. Проверка несущей способности стальных сечений
Постпроцессор предназначен для проверки (экспертизы) несущей способности стержневых элементов стальных конструкций в соответствии с требованиями СНиП II-23-81* “Стальные конструкции”.
В настоящей версии постпроцессора поперечные сечения стержней могут быть из одиночных прокатных профилей, из сварных двутавровых и коробчатых сечений, заданных как параметрические сечения, а также из сварных сечений произвольной конфигурации, подготовленных с помощью Конструктора сечений. Постпроцессор может использоваться и для подбора стержней в тех случаях, когда их поперечные сечения приняты из одиночных прокатных профилей.
Список конструктивных элементов и |
|
|
|
|
Список групп |
|
|
|
Список |
|
групп конструктивных элементов |
|
|
|
|
|
унификации |
|
|
|
факторов |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 17.1. Инструментальная панель постпроцессора проверки несущей способности стальных сечений
Инструментальная панель режима (рис. 17.1) включает следующие функции:
– установка параметров;
– назначение конструктивных элементов;
– назначение групп конструктивных элементов;
– подтверждение выбора конструктивных элементов;
– сброс установленного режима;
– назначение групп унификации;
– формирование отчета;
– активизация расчета (режим экспертизы сечений);
– визуализация результатов на схеме;
– визуализация результатов по выбранному конструктивному элементу или унифицированной группе;
– отображение расчетной схемы;
1
1 7 . П р о в е р к а н е с у щ е й с п о с о б н о с т и с т а л ь н ы х с е ч е н и й
– состав группы конструктивных элементов;
– информация о подобранных сечениях элементов;
– подбор сечений.
Проверка несущей способности сечений выполняется для конструктивных элементов. Конструктивный элемент моделирует физически однородный элемент конструкции – стойку рамы, подкрановую (надкрановую) часть колонны, сплошностенчатый ригель, пояс фермы и т. д.
Геометрическая длина конструктивного элемента равна сумме длин конечных элементов, его образующих.
Вкачестве конструктивного элемента рассматривается непрерывная цепочка стержневых конечных элементов, обладающая следующими свойствами:
•элементы, входящие в цепочку, лежат на одной прямой без разрывов (точность определяется параметром совпадения узлов);
•у всех элементов цепочки одинаковый тип жесткости;
•все конечные элементы цепочки имеют одинаковый тип;
•у всех элементов цепочки одинаково ориентированы главные оси поперечного сечения;
•элементы цепочки не имеют жестких вставок и шарниров (допускается только в начальном и в конечном узлах цепочки);
•элементы цепочки могут входить только в один конструктивный элемент.
Внекоторых случаях конструктивный элемент
может состоять только из одного стержневого конечного элемента. Когда такими свойствами обладает ряд отдельных стержневых элементов (например, стойки или раскосы фермы), то они могут быть объединены в группы и проверка несущей способности выполняется для всей группы конструктивных элементов. Обязательными условиями для элементов, входящих в группу являются:
•одинаковый тип сечения;
•одинаковый тип конечных элементов;
•одинаковые коэффициенты расчетной длины.
Поскольку к конструктивным элементам и группам предъявляются перечисленные выше специальные требования, а контроль их выполняется в процессе назначения и расчета, то в этом случае обычные группы элементов не используются.
Для всех элементов, входящих в состав конструктивных элементов и групп конструктивных элементов, должны быть вычислены расчетные сочетания усилий (РСУ).
2
1 7 . П р о в е р к а н е с у щ е й с п о с о б н о с т и с т а л ь н ы х с е ч е н и й
Установка параметров
Рис. 17.2. Диалоговое окно
Параметры настройки
Начальная установка параметров выполняется в диалоговом окне Параметры настройки (рис. 17.2).
Введенные в окне данные автоматически присваиваются всем конструктивным элементам и группам конструктивных элементов. В тех случаях, когда конструктивный элемент или группа имеют значения параметров настройки отличные от заданных в окне, эти параметры задаются в диалоговых окнах
Конструктивный элемент или Группа конструктивных элементов.
По умолчанию приняты: коэффициент условий работы – 1.0, а предельная гибкость – 150.
При назначении коэффициент условий работы задается в интервале 0.7÷1.2, а предельная гибкость – в интервале 120÷400.
Класс стали выбирается из списка классов сталей, расчетное сопротивление стали принято независимым от вида проката. Это значение не может быть изменено пользователем. Если по каким-то соображениям необходимо задать другое значение расчетного сопротивления, то в списке сталей следует установить строку Другая (сталь) и ввести значение в поле ввода (эта строка устанавливается при начальном входе в окно).
Назначение конструктивных элементов
Рис. 17.3. Диалоговое окно
Конструктивный элемент
При задании конструктивных элементов необходимо выполнить следующие операции:
ªнажать кнопку Назначение конструктивных элементов;
ªвыбрать на схеме стержни, входящие в конструктивный элемент;
ªнажать на кнопку ОК в инструментальной панели. После выполнения последнего действия появляется
диалоговое окно Конструктивный элемент (рис. 17.3). В этом окне задаются характеристики элемента. В их число входят: имя элемента, коэффициенты расчетной длины, а также данные, задаваемые в окне Параметры настройки. Эти данные могут быть изменены пользователем. В этом случае конструктивный элемент будет иметь параметры, отличные от назначенных для всей схемы.
Коэффициенты расчетной длины являются множителями к геометрической длине конструктивного элемента и служат для определения расчетных длин конструктивного элемента (физически однородного стержня) в
3
1 7 . П р о в е р к а н е с у щ е й с п о с о б н о с т и с т а л ь н ы х с е ч е н и й
Рис. 17.4. Диалоговое окно
Ошибки в конструктивных элементах
плоскостях главных осей поперечного сечения. При их назначении следует исходить из расстояния между точками закрепления элемента в реальной конструкции и характера этого закрепления (жесткая или упругая опора, препятствие угловым или линейным перемещениям).
В окне реализованы и другие операции. В частности, можно заменить сечения стержней, входящих в конструктивный элемент (кнопка Заменить сечение). В последнем случае проверка несущей способности будет выполняться для сечения, отличного от заданного в жесткостных характерис-
тиках (автоматический расчет измененной схемы не выполняется !). Кроме того, этот элемент должен быть исключен пользователем из унифицированной группы, в которую он входил (если только замена не выполнялась для всех конструктивных элементов данной группы унификации).
После ввода всех данных о конструктивном элементе, включая имя элемента, следует нажать кнопку Добавить новый. Перед включением нового конструктивного элемента в список конструктивных элементов, подлежащих проверке, выполняется контроль корректности назначения. Если в результате контроля обнаружено, что выбранные элементы не соответствуют перечисленным выше требованиям к конечным элементам, составляющим конструктивный элемент, то появляется диалоговое окно Ошибки (рис. 17.4).
В приведенном в этом окне списке возможных ошибок доступными будут опции с указанием на ошибки, допущенные при назначении конструктивного элемента. Для визуализации ошибок следует включить одну из доступных опций и нажать кнопку Показать на схеме. Окно закрывается после нажатия кнопки Отмена. Если в конструктивном элементе допущено несколько ошибок, то для их анализа кнопку следует нажать соответствующее число раз.
4