- •Компьютерные методы обучения.
- •1. Общие сведения о численных методах расчета.
- •1.1 Основная терминология.
- •1.2 Основные принципы матричного метода перемещений (ммп).
- •1.2.1 Основные гипотезы ммп:
- •1.2.2 Разрешающая система уравнений.
- •1.2.3 Порядок расчета ммп:
- •Основные принципы метода конечных элементов (мкэ).
- •1.3.1 Атрибуты конечного элемента.
- •1.3.2 Особенности мкэ.
- •1.3.3 Порядок подготовки и ввода исходных данных для мкэ:
- •1.3.4 Матрицы жесткости типовых стержневых элементов (плоская задача):
- •1.3.5 Принцип формирования общей матрицы жесткости конструкции.
- •1.3.6 Определение перемещений и усилий в элементах.
- •1.4 Основные расчеты, выполняемые на основе мкэ:
- •1.5 Основные принципы выбора расчетных схем.
- •1.5.1 Особенности работы с крупноразмерными задачами.
- •1.5.2 Оценка точности.
- •1.5.2 Контроль исходных данных и результатов расчета.
- •2. Общие принципы работы с пк stark es.
- •2.1 Основные размерности.
- •2.2 Используемые системы координат.
- •2.3 Окно графического ввода.
- •2.4 Команды просмотра.
- •2.5 Планка переключателей 1.
- •2.6 Планка переключателей 2.
- •2.7 Работа с командами меню «Фрагмент».
- •3 Работа c fea-проектами
- •3.1 Расчет плоских рам на статическую нагрузку.
- •3.1.1 Ввод исходных данных.
- •3.1.1.1 Задание геометрии рамы.
- •3.1.1.2 Ввод шарниров.
- •3.1.1.3 Ввод опорных закреплений.
- •3.1.1.2 Ввод нагрузок.
- •3.1.2 Статический расчет рамы и просмотр результатов.
- •3.1.3 Задание для самостоятельного расчета по теме рамы.
- •3.1.4 Особенности работы рамы в пространственной постановке.
- •3.1.5 Задания для самостоятельного расчета.
- •4. Ввод плоской плиты.
- •4.1 Ввод геометрии плиты при помощи позиций.
- •4.2 Ввод несущих стен.
- •4.3 Ввод отверстий.
- •4.4 Расчет плиты и вывод результатов.
- •4.4.1 Подготовка к расчету. Частичные и полные проекты.
- •4.4.2 Задание опорных закреплений.
- •4.4.3 Статический расчет плиты.
- •4.4.4 Просмотр результатов расчета.
- •4.4.5 Способы вывода результатов расчета:
- •Изображение результатов расчёта в виде изолиний (переключатель "Iso"):
- •Изображение результатов расчёта в виде изоповерхностей разного цвета с интерполяцией цветов (переключатель "Fl"37):
- •Изображение результатов расчёта по заданному сечению (переключатель "s"):
- •4.5 Ввод плиты при помощи dxf-файла.
- •4.5.1 Ввод и расчет плиты.
- •4.5.2 Подбор арматуры в плите.
- •4.6 Ввод плиты при помощи растра.
- •4.6.1 Ввод плиты.
- •4.6.2 Ввод балок.
- •4.6.3. Расчет арматуры балок.
- •4.7 Ввод упругого основания.
- •5 Расчет средней рамы железобетонного каркаса одноэтажного промышленного здания.
- •5.1 Задание геометрии каркаса, особенности моделирования ферм и колонн.
- •5.2 Задание нагрузок на раму каркаса, работа с нагружениями.
- •5.3 Общий расчет рамы каркаса и определение рсу в колоннах.
- •5.4 Расчет армирования элементов.
- •3.3.5 Расчет армирования элементов.
- •6. Расчет стальной фермы покрытия одноэтажного промышленного здания.
- •6.1 Ввод расчетной схемы, особенности моделирования стальных ферм.
- •6.2 Задание нагрузок на ферму.
- •6.3 Статический расчет фермы.
- •6.4 Определение рсу и расчет элементов ферм по несущей способности.
- •5.6 Задание для самостоятельной работы (по двум темам).
- •7. Расчет арок.
- •Задания на зачет. Расчет рам.
- •Расчет ферм из стальных профилей.
- •Расчет железобетонных ферм.
3.3.5 Расчет армирования элементов.
Определение требуемого количества арматуры в крайней колонне.
Для расчета количества арматуры в ветвях и распорках крайней двухветвевой колонны93 выбираем последовательно пункты меню → Расчет → Конструктивный. В появившемся диалоговом окне в поле «Железобетонные конструкции» выбираем опции «СП 52-101-2003» и «Стержневые элементы». Затем нажимаем кнопку «OK». В появившемся диалоговом окне «Определение арматуры в стержнях» нажимаем кнопку «Добавить».
Задавать группы можно в табличном виде (для каждой строки в соответствующей колонке задается номер начального элемента списка, номер конечного элемента и шаг)94. Для удаления строки из таблицы необходимо нажать кнопку «Удалить», а при нажатии кнопки «Очистить» стираются все данные из таблицы.
Однако более удобным является графический ввод. В появившемся окне «Задание группы элементов» нажимаем кнопку «Выбор в графике», и программа автоматически переключится на рабочее окно проекта.
В появившейся дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «Отметить». В рабочем окне при помощи рамки (переключатель [Box] на планке переключателей 2) выбираем элементы подкрановых ветвей левой крайней колонны. Затем нажимаем копку «Расчет». |
|
|
Таблица в диалоговом окне «Задание группы элементов» будет заполнена. Для перехода в основное диалоговое окно нажимаем кнопку «ОК». |
|
|
Для расчета армирования подкрановой части должно отдельно рассматриваться составное сечение.95 В данном примере мы подберем армирование в ветвях колонны с учетом расстояния между распорками в плоскости колонны и общей длины подкрановой части из плоскости.
Нажимаем кнопку «Сечение». Поскольку мы задавали материалы для данной группы элементов непосредственно в FEA-проекте с помощью пункта меню → Сечения ЖБК, то форма и размеры сечения автоматически экспортируются непосредственно из КЭ-модели. Если необходимо изменить размеры сечения, можно, выбрав закладку с нужным типом сечения (прямоугольное), задать другие параметры сечения вручную.96 Для перехода в основное диалоговое окно нажимаем кнопку «ОК». |
|
||||
Нажимаем кнопку «Арматура» и в диалоговом окне «Схема армирования» задаем тип армирования – распределенная, задаем арматуру симметричной As2=As4; As3=As1. В поле «Ограничения» выбираем пункт «нет ограничений». Для перехода в основное диалоговое окно нажимаем кнопку «ОК». |
|
||||
Нажимаем кнопку «Защитный слой» и задаем расстояние от центра тяжести сечения соответствующего арматурного слоя до ближайшего края сечения (например, по 4 см). Нажимаем кнопку «ОК». |
|
||||
Нажимаем на кнопку «Материал». В появившемся диалоговом окне в области «Бетон» задаем:
В области «Арматура» задаем:
Ставим галочку в поле «Принимать длину элемента за расстояние между опорами». Нажимаем кнопку «OK». |
|
||||
Нажимаем кнопку «Унификация». В диалоговом окне параметры унификации ставим переключатель в поле «Унификация по всем сечениям группы элементов» (армирование будет одинаковым для обеих ветвей по всей высоте подкрановой части). Затем нажимаем кнопку «ОК». |
|
||||
В области «Тип стержней» задаем – «Стойка». Расчетные длины:
Ставим галочку в окне «Учет влияния прогиба на несущую способность по недеформированной схеме»98. |
|
||||
Две остальные группы (распорки и надкрановая часть колонны) задаются аналогично после нажатия кнопки «Добавить». Геометрические параметры этих элементов можно экспортировать из конечно-элементной модели, нажав кнопку «Из КЭ-модели». Расчетная длина надкрановой части колонны: Lrs = 7.725 м, Lrt = 10.3 м. Распорку рассчитываем как изгибаемый элемент.
После окончания ввода нажимаем кнопку «Расчет».По результатам расчета:
в надкрановой части колонны требуемая площадь продольной арматуры As1 = As3 = 0.08 см2, As2 = As4 = 0.98, см2.
Расчетные усилия:
------------------------------------------------------------------------- |
¦ Nr ¦ N (кН)¦ Mt(кН*м)¦ Ms(кН*м)¦ Mr(кН*м)¦ Qt(кН*)¦ Qs(кН*)¦ |
------------------------------------------------------------------------- |
¦ 2п ¦ -385.49¦ 0.00¦ 91.57¦ 0.00¦ -19.38¦ 0.00¦ |
Усилия получены для следующего расчетного сочетания:
-
Расчетные сочетания усилий
__________________________________________________________________
N Усилие Усилие Момент Усилие Момент Момент
соч. Nr, кН Qs, кН Mt, кНм Qt, кН Ms, кНм Mr, кНм
__________________________________________________________________
3 Max Ms (п)(расч.)
Номера нагружений: 1 2 3 4 6
Коэффициенты сочетаний: 1.00 1.00 1.00 1.00 0.90
Номера нагружений: 7 11
Коэффициенты сочетаний: 0.90 -0.90
-385.49 0.00 0.00 -19.38 91.57 0.00
-369.42 0.00 0.00 -8.40 30.12 0.00
- в распорках расчетная площадь продольной арматуры составляет As1 = As3 = 3.67 см2, As2 = As4 = 0 см2.
Расчетная площадь поперечной арматуры Asw99 = 3.32 см2/м (при автоматическом расчете завышается расчетная длина распорки, поскольку длина элемента получается равной расстоянию между центрами тяжести сечения ветвей).
Расчетные усилия:
------------------------------------------------------------------------- |
¦ Nr ¦ N (кН)¦ Mt(кН*м)¦ Ms(кН*м)¦ Mr(кН*м)¦ Qt(кН*)¦ Qs(кН*)¦ |
------------------------------------------------------------------------- |
¦ 7п ¦ 0.16¦ 0.00¦ -44.83¦ 0.00¦ 107.27¦ 0.00¦ |
Усилия получены для следующего расчетного сочетания:
-
Расчетные сочетания усилий
__________________________________________________________________
N Усилие Усилие Момент Усилие Момент Момент
соч. Nr, кН Qs, кН Mt, кНм Qt, кН Ms, кНм Mr, кНм
__________________________________________________________________
5 Min Ms (п)(расч.)
Номера нагружений: 1 2 3 4 5
Коэффициенты сочетаний: 1.00 1.00 1.00 1.00 0.90
Номера нагружений: 7 10
Коэффициенты сочетаний: 0.90 -0.90
0.16 0.00 0.00 107.27 -44.83 0.00
0.10 0.00 0.00 32.21 -12.89 0.00
__________________________________________________________________
в ветвях колонны расчетная площадь арматуры As1 = As3 = 2.03 см2, As2 = As4 = 6.95 см2.
Расчетные усилия:
------------------------------------------------------------------------- |
¦ Nr ¦ N (кН)¦ Mt(кН*м)¦ Ms(кН*м)¦ Mr(кН*м)¦ Qt(кН*)¦ Qs(кН*)¦ |
------------------------------------------------------------------------- |
¦ 7п ¦ -741.26¦ 0.00¦ 23.39¦ 0.00¦ -15.42¦ 0.00¦ |
Усилия получены для следующего расчетного сочетания:
-
Расчетные сочетания усилий
__________________________________________________________________
N Усилие Усилие Момент100 Усилие Момент Момент
соч. Nr, кН Qs, кН Mt, кНм Qt, кН Ms, кНм Mr, кНм
__________________________________________________________________
2 Min Nr (п)(расч.)
Номера нагружений: 1 2 3 4 5
Коэффициенты сочетаний: 1.00 1.00 1.00 1.00 0.90
Номера нагружений: 7 10
Коэффициенты сочетаний: 0.90 -0.90
-741.26 0.00 0.00 -15.42 23.39 0.00
-497.69 0.00 0.00 -4.40 6.89 0.00