Карякин А.А. Расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания с использованием программного комплекса ЛИРА 9.6
Подождите немного. Документ загружается.
21
Рис. 18. Расчетная схема поперечной рамы ОПЗ
Для того чтобы объединить узлы, имеющие одинаковые координаты,
необходимо выполнить следующие операции:
1. Последовательно активизировать пункты меню «Схема» – «Корректировка»
– «Упаковка схемы» (кнопка на панели инструментов, см. рис. 12).
2. В открывшемся окне «Упаковка» выбрать параметры сшивки, расставляя
галочки напротив соответствующих пунктов, а также при необходимости
задать точность сшивки (рис. 19).
3. Нажать
кнопку «Применить».
4. После завершения упаковки выйти в основное рабочее окно ПК «ЛИРА»
(нажав кнопку , закрыть диалоговое окно «Упаковка»).
После сшивки расчетная схема уже не содержит «двойных» (не связанных
между собой) узлов и может быть использована для дальнейшей работы.
Важно: После выполнения упаковки, возможность отмены предыдущих
действий становится недоступной.
На рис. 18 показаны шарниры и связи (закрепления). Порядок их введения в
расчетную схему рассмотрен ниже.
1.3.2. Шарниры
Расчетная схема содержит четыре шарнира (см. рис. 3).
Для того чтобы ввести их в расчетную схему, необходимо выполнить
следующие операции:
22
Рис. 19. Диалоговое окно «Упаковка»
1. Отметить КЭ, который имеет шарнир в конце стержня (во втором узле).
Чтобы определить начало/конец КЭ следует вывести местные оси
координат, используя команду «Флаги рисования» (п. 2.3, [2]).
2. Последовательно активизировать пункты меню «Жесткости» – «Шарниры»
(кнопка на панели инструментов, рис. 20).
3. В открывшемся окне «Шарниры» выбрать закладку «Назначить шарнир» и
во
втором узле активизировать галочку «UY» (вокруг оси Y, рис. 21).
4. Нажать кнопку «Применить». После чего на расчетной схеме появятся
шарниры (см. рис. 18).
Рис. 20. Команды меню «Жесткости»
23
Эти же шарниры могут быть введены другим способом.
Например, шарнир на левой опоре (левая колонна) можно ввести в начале
горизонтального КЭ двускатной железобетонной балки.
Рис. 21. Диалоговое окно «Шарниры» – «Назначить шарнир»
1.3.3. Связи (закрепления)
Нижние узлы колонн расчетной схемы содержат по три связи, моделирующие
закрепление колонн на обрезе фундаментов.
Для того чтобы ввести их в расчетную схему, необходимо выполнить
следующие операции:
1. Отметить нижние узлы колонн, имеющие одинаковый тип закрепления (все
они защемлены).
2. Последовательно активизировать пункты меню «Схема» – «Связи» (кнопка
на панели инструментов, см. рис. 12).
3. В открывшемся окне «Связи в узлах» выбрать закладку «Назначить связи» и
необходимо активизировать те ячейки, которые соответствуют
«закрепляемым» степеням свободы X, Z и UY (рис. 22), так как именно эти
три степени свободы содержит каждый узел плоской стержневой системы.
Рис. 22. Диалоговое окно «Связи в узлах», закладка «Назначить связи»
24
4. Нажать кнопку «Применить», после чего закрепленные узлы окрасятся в
синий цвет.
Если в расчетной схеме имеются узлы с другим типом закрепления, то все
операции необходимо повторить с заданием связей по соответствующим
направлениям.
1.3.4. Жесткости
Для выполнения расчета необходимо задать жесткостные характеристики всех
элементов расчетной схемы (табл. 1).
1.3.4.1. Формирование
типов жесткостей
Для того чтобы задать железобетонные
сечения, необходимо выполнить
следующие операции:
1. Последовательно активизировать пункты меню «Жесткости» – «Жесткости
элементов» (кнопка на панели инструментов, см. рис. 20).
2. В открывшемся окне «Жесткости элементов» нажать кнопку «Добавить» и в
открывшемся дополнительном окне выбрать закладку – «Стандартные
типы сечений» (рис. 23).
Для нашей задачи первый тип жесткости – нижние ветви железобетонных
колонн.
3. В закладке «Стандартные типы сечений» навести курсор на элемент «Брус»
и два раза щелкнуть левой клавишей мыши (см. рис. 23).
4. В рабочие ячейки открывшегося окна занести параметры первого типа
жесткости (начальный модуль упругости бетона класса В15, подвергнутого
тепловой обработке при атмосферном давлении, Е
b
=2.09*10
6
(или 2.09Е6)
тс/м
2
(табл. 18, [3]); ширина поперечного сечения колонны – В=40 см;
высота поперечного сечения – H=80 см; объемный вес железобетона –
R
0
=2.75 т/м
3
при γ
f
=1.1), также в ячейке «Комментарий» можно ввести
уникальное имя для каждого типа жесткости (например, для первого типа
жесткости введем имя «Нижние ветви ж/б колонн»), а при нажатии
интерактивной кнопки «Цвет» можно выбрать индивидуальный цвет, что
позволит на расчетной схеме показать жесткости цветом (рис. 24).
5. Нажать кнопку «Нарисовать» (при необходимости) и «
Подтвердить». При
этом в рабочем поле окна «Жесткости элементов» появится запись «1. Брус
40х80 (Нижние ветви ж/б колонн)». Это означает, что первый тип жесткости
соответствует стержню прямоугольного сечения с размерами 40х80 см.
25
Таблица 1
Типы жесткостей
№
п/п
Имя типа жесткости
Параметры
(сечения-(см) жесткости-(тс,м) расп.вес-(т,м))
1
Брус 40 X 80 (Нижние
ветви ж/б колонн)
Ro=2.75; E=2.09e+006; GF=0;
B=40; H=80
2
Брус 40 X 38 (Верхняя
ветвь крайней ж/б
колонны)
Ro=2.75; E=2.09e+006; GF=0;
B=40; H=38
3
Брус 40 X 60 (Верхняя
ветвь средней ж/б
колонны)
Ro=2.75; E=2.09e+006; GF=0;
B=40; H=60
4
Брус 40 X 120 (Консоль
ж/б колонны)
Ro=2.75; E=2.09e+006; GF=0;
B=40; H=120
5
Двутавр 8 X 91.5
(Сечение 1-1)
Ro=2.75; E=2.96e+006; GF=0;
B=8; H=91.5; B
1
=27; H
1
=21; B
2
=40; H
2
=17
6
Двутавр 8 X 116
(Сечение 2-2)
Ro=2.75; E=2.96e+006; GF=0;
B=8; H=116.5; B
1
=27; H
1
=21; B
2
=40; H
2
=17
7
Двутавр 8 X 141
(Сечение 3-3)
Ro=2.75; E=2.96e+006; GF=0;
B=8; H=141.5; B
1
=27; H
1
=21; B
2
=40; H
2
=17
8
Два уголка
110x110x8*
q=0.026993; EF=72261.2; EIy=83.3; EIz=172;
GIk=0.659; Y
1
=2.07; Y
2
=2.07; Z
1
=3.84; Z
2
=1.44;
RU_Y=0; RU_Z=0
9
Два уголка
125x125x8*
q=0.0309007; EF=82722.2; EIy=124; EIz=247;
GIk=0.774; Y
1
=2.3; Y
2
=2.3; Z
1
=4.45; Z
2
=1.64;
RU_Y=0; RU_Z=0
10
Два уголка
75x75x6*
q=0.013779; EF=36886.8; EIy=19.6; EIz=43.7;
GIk=0.191; Y
1
=1.48; Y
2
=1.48; Z
1
=2.57; Z
2
=0.975;
RU_Y=0; RU_Z=0
11
КЭ 10 численное
(Нижняя ветвь метал
колонны)
q=0; EF=124700; EIy=31170; EIz=0; GIk=0
12
КЭ 10 численное
(Консоль метал
колонны)
q=0; EF=1.247E7; EIy=3.117E6; EIz=0; GIk=0
13
КЭ 10 численное
(Верхняя ветвь метал
колонны)
q=0; EF=623400; EIy=3900; EIz=0; GIk=0
* геометрические характеристики сечения вычисляются автоматически
26
Рис. 23. Диалоговое окно «Жесткости элементов» – «Стандартные типы сечений»
Важно: 1. Прежде чем задать параметры типа жесткости, необходимо
убедиться в том, что единицы измерения в ПК «Лира» соответствуют
вводимым параметрам.
2. Параметр «Е» (модуль упругости) задается латинским шрифтом.
Рис. 24. Диалоговое окно «Задание стандартного сечения» – «Брус»
27
Далее, не выходя из диалогового окна «Жесткости элементов», в той же
последовательности необходимо задать второй тип жесткости, третий, … и
седьмой.
Если последующие типы жесткостей «схожи» с предыдущим, то его можно
копировать, а затем отредактировать. Для этого необходимо выполнить
следующие операции:
1. В диалоговом окне «Жесткости элементов» навести курсор на строку,
соответствующую
одному из типов жесткостей, и нажать на левую кнопку
мыши (строка при этом выделится синим цветом).
2. Нажать кнопку «Копировать» (при этом в окне появится новая строка с
теми же параметрами типа жесткости).
3. Выделить новый тип жесткости и нажать кнопку «Изменить».
4. В открывшемся окне необходимо отредактировать параметры. Например
параметры второго типа жесткости «Верхняя ветвь крайней ж/б колонны» –
Е
b
=2.09Е6 тс/м
2
; В=40 см; Н=38 см; R
0
=2.75 т/м
3
.
5. Нажать кнопку «Подтвердить».
Для того чтобы задать металлические
сечения, необходимо выполнить
следующие операции:
1. В окне «Жесткости элементов» нажать кнопку «Добавить» и в открывшемся
дополнительном окне выбрать закладку – «База металлических сечений»
(рис. 25).
Для нашей задачи восьмой
тип жесткости – нижний пояс металлической
фермы.
Рис. 25. Диалоговое окно «Жесткости элементов»,
закладка «База металлических сечений»
28
2. В закладке «База металлических сечений» навести курсор на элемент «Два
уголка» и щелкнуть два раза левой кнопкой мыши.
3. В открывшемся окне «Стальное сечение» задать параметры сечения «Два
уголка» (рис. 26):
• в раскрывающемся списке «Сортамент» выбрать позицию «Уголок
равнополочный»;
• в списке «Профиль» – «110х110х8».
Рис. 26. Диалоговое окно «Стальное сечение»
4. Подтвердить ввод щелчком по кнопке «ОК».
Далее, используя операцию «Копирование», задать оставшиеся сечения
металлической фермы.
Если сечение стержневого элемента отсутствует в базе ПК «ЛИРА», то его
можно задать численно.
Для этого в закладке «Пластинчатые, объемные, численные» необходимо
выбрать «КЭ 10 численное» и задать параметры сечения (рис. 27). В данном
случае необходимо
в численном виде задать сечения металлической колонны. Для
вычисления приближенного значения изгибной и осевой жесткости подкрановой
части колонны могут быть применены формулы 2.40, 2.41 [6]:
н
н
;
н
н
н
,
29
где R – опорная реакция металлической фермы от расчетной нагрузки
(собственного веса кровли и снеговой нагрузки), вычисляемая по формуле
2
ф
покр
сн
24
2
3,09
24
0,672 1,08 22,6 тс;
D
max
– расчетное давление на колонну от двух сближенных кранов;
h
н
– высота сечения нижнего участка колонны (1 м);
k
2
– коэффициент, зависящий от шага колонн и их высоты, для данного примера
при шаге рам 6 м k
2
= 2,5;
R
y
– расчетное сопротивление стали колонн по пределу текучести.
Рис. 27. Диалоговое окно «Численное описание для КЭ 10»
Жесткости надкрановой части колонны определяются в соответствии с
формулами 2.42, 2.43 [6]:
в
н
в
н
;
в
в
в
,
где h
в
– ширина сечения верхней части колонны (0,5 м);
k
1
=2 для колонн крайнего ряда при шарнирном сопряжении ригелей с колоннами.
Жесткость условного горизонтального стержня, объединяющего верхний и
нижний участки колонны, задается на 2 порядка больше жесткости подкрановой
части.
30
1.3.4.2. Назначение жесткостей элементам рамы
После задания параметров жесткостей необходимо назначить их КЭ расчетной
схемы.
Для этого необходимо выполнить следующие операции:
1. В диалоговом окне «Жесткости элементов» в списке типов жесткостей
выделить курсором – 1. Брус 40х80 (Нижние ветви ж/б колонн).
2. Щелкнуть по кнопке «Установить как текущий тип» (при этом
выбранный
тип записывается в окно «Текущий тип жесткости»). Можно назначить
текущий тип жесткости двойным щелчком на строке списка.
3. Отметить на расчетной схеме конечные элементы, соответствующие этому
типу жесткости.
4. В диалоговом окне «Жесткости элементов» щелкнуть по кнопке
«Назначить» (при этом с элементов снимается выделение).
Далее, не выходя из диалогового
окна «Жесткости элементов», в той же
последовательности назначить второй тип жесткости и т.д.
Для того чтобы убедиться в правильности назначения жесткостей, необходимо
выполнить следующие операции:
1. Последовательно активизировать пункты меню «Опции» – «Флаги
рисования» (кнопка на панели инструментов).
2. В открывшемся окне «Показать» при активной закладке «Элементы»
активизировать ячейку «Типы
жесткостей» (при наведении курсора на
ячейку высвечивается ее название).
3. Нажать на кнопку «Перерисовать». При этом на расчетной схеме рядом
с каждым КЭ отобразятся цифры, соответствующие номеру типа жесткости
в списке диалогового окна «Жесткости элементов» (рис. 28).
Рис. 28. Номера типов жесткостей на расчетной схеме