Лабораторна робота №3 Розрахунок напружено-деформованого стану рами
(для самостійної роботи)
Мета роботи: виконати розрахунок рами.
Завдання для підготовки до виконання лабораторної (самостійної) роботи
Розрахувати раму, визначити напруження, дослідити епюри згинального моменту і поперечних сил.
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1 Смирнов В.А. Александров А.В., Лащенков В.А., Шапошников Н.Н. Строительная механика стержневых систем.– М.: Стройиздат, 1981.
2 Зенкевич О.К., Ченг Ю.К. Метод конечного элемента в задачах строительной и непрерывной механики. – М.,1971.
3 Съярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач. –М., "МИР", 1980.
4 Городецкий А.С., Олин А.И., Батрак Л.Г., Домащенко В.В., Масну-ха А.М. "ЛИРА-ПК" - программный комплекс для расчета и проектирования конструкций на персональных компьютерах. – Киев, вып. НИИАСС, 1988.
Умова задачі і вихідні дані:
1 Розрахувати і проаналізувати напружено-деформований стан плоского поперечника промислового будинку (рис.2.3).
Рисунок 2.3 – Схема рами
Р
ама
має два прольоти довжиною 4 і 3 м,
надкранову і підкранову частини
відповідно висотою 4 і 6 м.
Профіль стержнів колон має прямокутну форму розмірами h=40 см, b=60 см, переріз ригелів – тавр з розмірами b=20 см, h=60 см, b1=40 см, h1=20 см.
Матеріал рами – залізобетон В30.
Механічні характеристики: модуль Юнга Е= 3е6 тс/м3; щільність матеріалу Ro=2,75 тс/м3.
Навантаження на конструкцію:
перше завантаження – постійне рівномірно розподілене навантаження g1=2,0 тс/м (на двох елементах); постійне рівномірно розподілене навантаження g2=1,5 тс/м; постійне рівномірно розподілене навантаження g3=3,0 тс/м;
друге завантаження – постійне розподілене трапецієвидне навантаження з параметрами Р1= 4,67 тс/м, А1 = 0,5 м, Р2 = 2,0 тс/м, А1 = 3,5 м;
третє завантаження – вітрове навантаження (ліворуч) Р1 = –1,0 тс; вітрове навантаження (ліворуч) Р2 = –1,5 тс; вітрове навантаження (ліворуч) величиною Р3= – 0,75 тс; вітрове навантаження (ліворуч) Р4 = –1,125 тс;
четверте завантаження – вітрове навантаження (праворуч) Р1 =1,0 тс; вітрове навантаження (праворуч) Р2 = 1,5 тс; вітрове навантаження (праворуч) Р3 = 0,75 тс; вітрове навантаження (праворуч) Р4 = 1,125 тс.
2 Вивести епюри поперечних сил і згинальних моментів у кожному завантаженні.
Під час виконання лабораторної роботи студент повинен знати: мету виконання лабораторної роботи, порядок її виконання та загальні теоретичні положення; вміти: виконувати розрахунок напружено-деформованого стану рами, будувати епюри та визначати напруження.
Порядок виконання лабораторної роботи наведено в таблиці 2.3.
Таблиця 2.3 – Послідовність дій під час розрахунку напружено-деформованого стану рами
|
Етапи |
Команди |
Порядок виконання |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Створення файлу для нової задачі |
ФАЙЛ/НОВЫЙ
|
Задати ім’я файлу – РАМА; ознаку схеми (кількість ступенів вільності) – 2 (три ступені вільності у вузлі – два переміщення і поворот в площині X0Z) |
|
|
Створення геометрії схеми |
СХЕМА/ СОЗДАНИЕ/ РЕГУЛЯРНЫЕ
ФРАГМЕНТЫ И СЕТИ (піктограма
|
Задати крок уздовж першої (горизонтальної) осі |
|
|
Значення L(мм) |
Кількість N |
||
|
4 3 |
1 1 |
||
|
Задати крок уздовж другої (вертикальної) осі |
|||
|
Значення L(мм) |
Кількість N |
||
|
6 4 |
1 1 |
||
)
Продовження таблиці 2.3
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
Пронумерувати
вузли й елементи, для чого потрібно
подати команду ОПЦИИ/ФЛАГИ РИСОВАНИЯ
(піктограма
|
|
Призначення закріплень у вузлах |
1 ВЫБОР/ ОТМЕТКА УЗЛОВ 2 СХЕМА/ СВЯЗИ (піктограма
|
Виділити вузли 1 і 2: – призначити зв’язки для них за напрямками X, Z і UY; – натиснути на кнопку "Подтвердить". Виділити вузол 3: – призначити зв’язки за напрямками X, Z; – натиснути на кнопку "Подтвердить". |
|
Завдання жорсткостей елементів |
ЖЕСТКОСТИ/
ЖЕСТКОСТИ
ЭЛЕМЕНТОВ (піктограма
Текущие типы жесткости: |
|
|
|
Брус (бетон) – для вертикаль-них елементів
|
модуль пружності E=3е6 т/м2; геометричні розміри перерізу В = 60 см; Н = 40 см; об’ємна вага Ro=2.75 т/м3. |
|
|
Тавр (бетон)– для горизонта-льних елементів |
модуль пружності E=3е6 т/м2; геометричні розміри перерізу В = 20 см; Н = 60 см; В1 = 40 см; Н1 = 20 см; об’ємна вага Ro=2.75 т/м3. |
|
Призначення навантажень |
НАГРУЗКИ /ВЫБОР ЗАГРУЖЕНИЯ |
Див.табл 2.4 – Типи навантажень в рамі
|
|
Виконання розрахунку |
РЕЖИМ/ ВЫПОЛНИТЬ
РАСЧЕТ (піктограма
|
Програма переходить в режим розрахунку, на екран виводиться індикатор стану розрахунку |
|
Режим візуалізації результатів розрахунку |
РЕЖИМ/ РЕЗУЛЬТАТЫ
РАСЧЕТА (
|
Виведення на екран епюр, команда меню УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ |
).
В діалоговому вікні обрати вкладку
ЭЛЕМЕНТЫ
и УЗЛЫ та натиснути на кнопку ПОКАЗАТЬ.
)
).
)
)Таблиця 2.4 – Типи навантажень у рамі
|
№ заван-таження |
Тип навантаження |
Номери елементів, що навантажуються |
Система координат і напрям дії навантаження вздовж осі |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
1 |
Рівномірно розподілене навантаження q1 = 2,0 тс/м |
7, 8
|
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Z |
|
|
Рівномірно розподілене навантаження q1 = 1,5 тс/м |
9 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Z |
||
|
Рівномірно розподілене навантаження q1 = 3 тс/м |
10 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Z |
||
|
2 |
Трапецієвидне наван-таження з параметрами Р1 = 4,67 тс/м, А1 = 0,5 м, Р2 = 2,0 тс/м, А1 = 3,5 м |
7 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Z
|
|
|
3 |
НАГРУЗКИ В УЗЛАХ Зосереджена сила величиною P = -1 тс |
4
|
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Х |
|
|
НАГРУЗКИ В УЗЛАХ Зосереджена сила величиною P= -1,5 тс |
7 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Х
|
||
|
|
НАГРУЗКИ В УЗЛАХ Зосереджена сила P=-0,75 тс |
6 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Х
|
|
|
4 |
НАГРУЗКИ В УЗЛАХ Зосереджена сила P = -0,125 тс |
9 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Х
|
|
|
НАГРУЗКИ В УЗЛАХ Зосереджена сила P = 1,125 тс |
7 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Х
|
||
|
НАГРУЗКИ В УЗЛАХ Зосереджена сила P = 1 тс |
6 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Х
|
||
|
НАГРУЗКИ В УЗЛАХ Зосереджена сила P = 1,5 тс |
9 |
«Глобальная», напрям дії – вздовж осі Х |
||
Порядок представлення та оформлення звіту
Після виконання лабораторної роботи студент повинен оформити та представити звіт про виконання лабораторної роботи.
Під час оформлення звіту про виконання лабораторної роботи необхідно:
-
на титульному аркуші вказати: назву університету, кафедри; назву та номер лабораторної роботи; прізвище, ініціали та номер групи студента; дату виконання; прізвище та ініціали викладача;
-
оформити звіт, використовуючи отримані результати, побудувати епюри сил і моментів;
-
сформулювати висновки відповідно до мети роботи, базуючись на отриманих результатах.
Питання для самоконтролю
-
Дати визначення рами як стержневої конструкції.
-
Описати алгоритм розрахунку напружено-деформованого стану плоскої рами.
-
Опишіть процес створення файлу задачі для розрахунку напружено-деформованого стану рами?
-
Скільки ступенів вільності в вузлах простої рами?
-
Як вивести на екран номери вузлів і елементів?
-
Як призначаються жорсткості елементів рами?