3.4. Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка на поперечные и продольные рамы в данных указаниях учитывается только в виде внешнего ветрового давления с наветренной стороны (напор) и подветренной стороны (отсос) здания. Расчетная погонная величина ветрового давления с одной стороны рамы определяется по формуле

где - нормативное значение ветрового давления, принимаемое по табл. 5 [2],

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по п. 6.5 [2];

с – аэродинамический коэффициент внешнего ветрового давления, принимаемый по п.6.6 [2]. В курсовом проекте при отсутствии длины здания допускается принимать для наветренной стороны с_нав = + 0,8, а для заветренной с_зав = - 0,6;

– коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый 1,4;

l₁ – ширина рамы, участвующая в расчете.

.

4. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ В ПВК «SCAD Structure»

Рассмотрим на численном примере этапы создания модели.

Исходные данные

• пролет здания: А-Б = 24 м, Б-В = 24 м;

• шаг стропильных ферм S_f = 12 м;

• шаг колонн S_k = 12 м;

• узел примыкания ферм к колоннам – шарнирный;

• кровля– теплая;

• грузоподъемность мостовых кранов Q = 20 т;

• высота помещения от уровня пола до низа несущих конструкций – 14,4 м;

• место строительства – г. Тула;

4.1 Компоновка поперечной рамы

Покрытие здания утепленное. Плиты покрытия железобетонные размером 3х12м. Стропильные конструкции – железобетонные фермы с параллельными поясами пролетом 24м.

В покрытии предусмотрено устройство светоаэрационных фонарей шириной 12м и высотой 3,0м.

Колонны проектируются сквозными двухветвевыми( серия КЭ-01-52)

Отметка верха кранового рельса Н₁ = 11,75м. Высота кранового рельса 150мм (тип КР-100) . Подкрановые балки железобетонные предварительно напряженные высотой 1,4 м.

Наружные стены панельные (толщина стеновых панелей 300мм), остекление ленточное.

Колонны имеют длину от обреза фундамента до верха подкрановой консоли ,

от верха подкрановой консоли до низа стропильной конструкции – в соответствии с габаритом мостового крана, согласно стандарту на мостовые краны; высотой подкрановой балки, рельса, размером зазора

где Н_кр – габаритный размер крана;

h_пб – высота подкрановой балки

а₁ – расстояние от пола до верха фундамента;

а₂ – зазор между верхом крановой тележки и низом железобетонных стропильных конструкций.

Окончательно принимаем Н_в = 4,2 м, что отвечает модулю кратности 1,2 м для длины от нулевой отметки до низа стропильной конструкции.

При этом полная длина Н = Н_н + Н_в = 10,35 + 4,2 =14,55 м.

Привязку крайних колонн к разбивочным осям при шаге 12 м, кране грузоподъемностью 20 т (< 30 т) при длине 14,55 м (< 16,2 м) принимают 250 мм.

Соединение колонн с фермами выполняется сваркой закладных деталей и в расчетной схеме поперечной рамы считается шарнирным.

Сквозные колонны имеют в нижней подкрановой части две ветви, соединенные короткими распорками-ригелями. Для средних колонн в нижней подкрановой части допускают смещение оси ветви с оси подкрановой балки, и принимают высоту всего сечения h₁=1200…1600 мм (принимаем 1400 мм), а для крайних колонн – h₁=1000…1300 мм (принимаем 1300 мм). При этом высота сечения ветви h=250 мм и ширина b=500 мм из условия, что b=(1/25…1/30)H = (582…485) мм. Расстояние между осями распорок принимают (8…10)h = (2000…2500 мм). Высоту сечения распорки принимают (1,5…2)h=(375…500 мм).

В надкрановой части из условия опирания на колонну двух ферм принимаем h=600 мм, b=500мм.

Рис.6 Компоновка поперечной рамы

Требуется получить геометрическую схему плоской рамы, изображенную на рис. 7, и загрузить ее действующими нагрузками.

Рис. 7. Геометрическая схема рамы

Вычислим действующие на раму нагрузки, сгруппировав их по загружениям и присвоив им порядковые номера.

Загружение №1. Постоянная нагрузка

Нагрузки от собственного веса покрытия.

Таблица 3.

№ п.п.	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная
1	Железобетонные ребристые плиты покрытия размером в плане 3х12м с учетом заливки швов	2,05	1,1	2,255
2	Обмазочная пароизоляция	0,05	1,3	0,065
3	Утеплитель (готовые плиты)	0,4	1,2	0,48
4	Асфальтовая стяжка толщиной 2 см	0,35	1,3	0,455
5	Рулонный ковер	0,15	1,3	0,195
	ИТОГО	3,0		3,45
6	Конструкция фонаря с остеклением	0,12	1,1	0,13
	ИТОГО с фонарем	3,12		3,58

В расчетах учтем собственный вес элементов расчетной схемы, покрытия, стеновых панелей и подкрановых конструкций. Конструкции покрытия и стеновых панелей принимаются в зависимости от температурного режима, места строительства и согласовываются с руководителем курсового проекта.

а) Элементы расчетной схемы. Их собственный вес вычисляется автоматически программой «SCAD Structure».

б) Покрытие. Расчетный собственный вес покрытия с фонарем равен g₁ = 3,58кН/м²(в осях Б-В), без фонаря g₂ = 3,45кН/м²(в осях А-Б).

Нагрузки от покрытия приводятся к следующей системе сил.

• Сосредоточенные силы, действующие в верхние узлы фермы (с фонарем). Сосредоточенные силы вычисляются умножением распределенной нагрузки на грузовые площади.

Величины сил, приложенных в узлы 22…28: P₁ = g₁  S_f  3м = 128,88 кН (3 м – расстояние между узлами).

Величины сил, приложенных в узлы 21, 29: P₂ = g₁  S_f  1,5м = 64,44 кН.

• Сосредоточенные силы, действующие в верхние узлы фермы (без фонаря). Сосредоточенные силы вычисляются умножением распределенной нагрузки на грузовые площади.

Величины сил, приложенных в узлы 7…13: P₃ = g₁  S_f  3м = 124,2 кН (3 м – расстояние между узлами).

Величины сил, приложенных в узлы 6, 14: P₄ = g₁  S_f  1,5м = 62,1 кН.

б) Стеновые панели. Расчетный собственный вес стеновых панелей составляет g₂=1,13 кН/м² .

Влияние стеновых панелей учитывается в виде следующих нагрузок.

• Распределенные силы, приложенные к элементам, так как показано на рис. 8:

q₁ = g₂  S_k = 13,6 кН/м.

• Распределенные моменты относительно оси Y (ось Y направлена из плоскости рамы), приложенные к верхним частям колонн с эксцентриситетом, равным 0,18 (по формуле на стр. 12):

m₁ = q₁  0,18м = 2,45 (кНм)/м.

• Аналогично, распределенные моменты относительно оси Y, приложенные к нижней части колонн: m₂ = q₁  0,35м = 4,76 (кНм)/м.

в) Подкрановые конструкции.

В нагрузке от подкрановых конструкций учитывается собственный вес подкрановых балок с тормозными конструкциями и собственный вес кранового рельса.

G = 115 кН – вес подкрановой балки. Расчетная сосредоточенная сила от подкрановой балки вычисляется с учетом коэффициента надежности по нагрузке (_f=1,05) и коэффициента, учитывающего вес тормозных конструкций (k_t = 1,5): P₅₁ = G _f k_t = 120,2 кН.

По табл. П3.3 [5] принимаем для крана грузоподъемностью 20 т крановый рельс КР70. Его нормативный вес равен q = 0,5277 кН/м (см. табл. П3.4 [5]). Нагрузка на колонны от кранового рельса равна P₅₂ = q _f S_k = 8,5 кН.

Суммарная нагрузка от подкрановых конструкций составляет

• P₅ = P₅₁ + P₅₂ = 128,7 кН.

Постоянная нагрузка изображена на рис. 8.

Рис. 8. Постоянная нагрузка

Далее рассмотрим снеговые нагрузки.

Снеговая нагрузка вычисляется по п.5.1* [1]:

S = Sg  ,

где Sg – расчетное значение веса снегового покрова, принимаемое по табл. 4* [2] в зависимости от снегового района;

 – коэффициент перехода от веса снегового покрова к снеговой нагрузке на покрытие.

Согласно карте 1* прил. 5 к [1], г. Тула расположен в III снеговом районе, и Sg = 1,8 кН/м².

Для различных конфигураций покрытий существуют несколько вариантов коэффициентов , что определяет наличие нескольких вариантов снеговой нагрузки.

Загружение №2. Снеговая нагрузка (вариант 1)

Коэффициенты  принимают следующие значения:

• ₁ = 0,8;

• a = 12 м, b = 6 м, ₂ = 1 + 0,1 a / b = 1,2.

Снеговая нагрузка приводится к системе сосредоточенных сил, вычисляемых по грузовым площадям аналогично силам от постоянной нагрузки по покрытию.

• Сосредоточенные силы в узлы 21, 29 верхнего пояса фермы:

P₁ = Sg  ₂  S_f  1,5м = 38,88 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 22,28 верхнего пояса фермы:

P₂ = Sg  ₂  S_f  3м = 77,76 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 23, 27 верхнего пояса фермы:

P₃ = Sg  (₁ + ₂)  S_f  1,5м = 64,8 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 24…26 верхнего пояса фермы:

P₄ = Sg  ₁  S_f  3м = 51,84 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 6, 14 верхнего пояса фермы:

P₅ = Sg    S_f  1,5м = 32,4 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 7…13 верхнего пояса фермы:

P₆ = Sg    S_f  3м = 64,8 кН.

Первый вариант снеговой нагрузки показан на рис. 9.

Рис. 9. Снеговая нагрузка (вариант 1)

Загружение №3. Снеговая нагрузка (вариант 2)

Коэффициенты  принимают следующие значения:

• ₁ = 1;

• a = 12 м, b_l = 3 м (ширина «снегового мешка», равная высоте фонаря),

₃ = 1 + 0,5 a / b_l = 3.

При вычислении коэффициента ₃ необходимо учесть, что он не может быть больше предельной величины. Предельная величина ₃ принимается в зависимости от типа и нормативного веса покрытия. Снеговая нагрузка приводится к системе сосредоточенных сил аналогично снеговой нагрузке по первому варианту.

• Сосредоточенные силы в узлы 21, 29 верхнего пояса фермы:

P₁ = Sg  ₁  S_f  1,5м = 32,4 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 22, 28 верхнего пояса фермы:

P₂ = Sg  ₁  S_f  3м = 126,36 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 23, 27 верхнего пояса фермы:

P₃ = Sg  (₁ + ₃)  S_f  1,5м = 93,96 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 6, 14 верхнего пояса фермы:

P₄ = Sg    S_f  1,5м = 32,4 кН.

• Сосредоточенные силы в узлы 7…13 верхнего пояса фермы:

P₅ = Sg    S_f  3м = 64,8 кН.

Второй вариант снеговой нагрузки показан на рис. 10.

Рис. 10. Снеговая нагрузка (вариант 2)

Загружение №4. Ветер (слева)

Расчетное ветровое воздействие на раму в виде распределенных по высоте колонн нагрузок определяется по п.п. 6.3…6.6, 6.11 [1]:

w = w₀ k c _f S_k,

где w₀ – нормативное значение ветрового давления, принимаемое по табл.5 [1] в зависимости от ветрового района;

k – коэффициент изменения ветрового давления по высоте (табл. 6 [1]);

c – аэродинамический коэффициент (прил. 4 [1]);

_f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4;

S_k – шаг колонн.

Согласно карте 3 прил. 5 к [1], г. Тула расположен в I ветровом районе, и

w₀ = 0,23 кН/м².

Коэффициент k принимается по табл. 6 [1] для местности типа «A» (согласно исходным данным).

Аэродинамический коэффициент принимается для номера схемы 1 прил. 4 [1]:

• c = 0,8 для наветренной продольной стены цеха (для давления ветра);

• c = 0,6 для подветренной продольной стены цеха (для ветрового отсоса).

Вычисленные величины ветровых нагрузок показаны на рис. 11.

Ветровые распределенные нагрузки вычислены в характерных точках колонн – на границах конечных элементов и в точках перелома эпюр ветрового воздействия. Этим точкам соответствуют отметки +5,000 м, +10,200 м (уровень сопряжения верхней и нижней частей колонн), +11,750 м (отметка головки кранового рельса), +14,400 м (низ фермы), +17,100 м (верх фермы), +21,100 м (верх фонаря).

В расчетную схему (рис. 7) не включены конструкции светоаэрационного фонаря. Поэтому воздействие ветра на фонарь учтено в виде сосредоточенных равнодействующих сил, числено равных площадям участков эпюр распределенных нагрузок:

• для давления ветра: P₁ = (w₆ + w₇) / 2  3м = 7,635 кН (3 м – высота фонаря);

• для ветрового отсоса: P₂ = (w’₆ + w’₇) / 2  3м = 5,73 кН.

Замечание

Геометрическая схема рамы симметрична относительно оси Z. Это позволяет вводить в расчетную модель не весь комплекс нагрузок, обладающих свойством кососимметричности относительно оси Z. Например, нагрузки «Ветер слева» и «Ветер справа» обладают свойством кососимметричности, поскольку каждая из них может быть получена из другой зеркальным отображением относительно оси Z. Точно так же эпюры внутренних усилий M, Q, N от этих нагрузок зеркально отображаются друг в друга.

Такими же свойствами обладают нагрузки от кранов – «Крановая нагрузка на левую колонну» и «Крановая нагрузка на правую колонну», а также «Тормозная нагрузка на левую колонну» и «Тормозная нагрузка на правую колонну».

Одну (но только одну) нагрузку из пар кососимметричных нагрузок можно не описывать в модели. Ввод ветровых нагрузок более трудоемок, чем ввод крановых нагрузок. Поэтому оставим в модели воздействие ветра только слева, а также весь комплекс крановых нагрузок.

Исключение одной из нагрузок потребует при анализе результатов рассматривать одновременно и левую, и правую части рамы.

Рис. 11. Ветровая нагрузка

Загружение №5. Крановая нагрузка на центральную колонну

Выпишем из табл. П3.3 [5] параметры крана.

Грузоподъемность крана Q = 200 кН.

Расстояние между упорами крана B = 6,2 м.

Расстояние между колесами крана вдоль подкрановой балки A_cr = 5 м. Для кранов грузоподъемностью 80 т и более: A_cr – то же расстояние между внутренними колесами крана.

Максимальная нагрузка от одного колеса крана F_max = F₁ = 200 кН.

Собственный вес тележки G_т = 63 кН.

Собственный вес крана с тележкой m_k = 332 кН.

Количество колес на одной стороне крана n₀ = 2.

Максимальное давление крана и величина F_max соответствуют ситуации, когда тележка крана максимально приближена к подкрановой балке, и при этом поднимается максимальный груз. В этот момент на противоположной стороне моста крана колеса оказывают давление силой F_min, которая вычисляется по формуле

= 66 кН.

Колеса крана с нагрузкой F_max окажут максимальное воздействие на колонну каркаса в том случае, если колеса крана будут расположены как можно ближе к рассчитываемой раме. Через подкрановую балку некоторая часть нагрузки F_max передается на рассчитываемую раму, другая часть – на соседнюю раму. Вычисление нагрузки, передающейся на рассчитываемую раму от сил F_max, удобно производить по линиям влияния опорных реакций подкрановых балок. На рис. 5 показаны линии влияния опорных реакций разрезных балок, а также наиболее невыгодное расположение двух мостовых кранов. Крайнее колесо одного крана размещается по оси рамы, другие колеса – в соответствии с размерами A_cr и B. Второй кран располагается как можно ближе к первому на соседней подкрановой балке. На линиях влияния подписаны ординаты y_i – та часть (от единицы) нагрузки F_max, которая передается на рассчитываемую раму.

Максимальное давление вычисляется по формуле D_max =  _f F_max y_i = 554,64 кН,

где  = 0,85 – коэффициент сочетаний для нагрузок от двух кранов режимов работы 1К…6К; для режимов работы 7К, 8К принимается  = 0,95 (п.4.17 [1]);

_f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок (п.4.8 [1]);

y_i = 2,966 – сумма ординат линий влияния.

Давление на противоположной стороне моста крана: D_min =  _f F_min y_i = 183,03 кН.

Нагрузки, соответствующие максимальному давлению кранов на центральную колонну, показаны на рис. 12.

Рис. 12. Крановая нагрузка

Загружение №6. Тормозная нагрузка на центральную колонну

Аналогично крановым нагрузкам от вертикального давления колес, тормозные горизонтальные нагрузки через колеса крана передаются на подкрановые конструкции и далее на колонну рамы. Это позволяет вычислять тормозные нагрузки аналогично нагрузке D_max с заменой силы F_max на горизонтальную силу T_max.

Нормативная величина силы от торможения тележки с грузом вычисляется по п.4.4 [1]:

= 6,57 кН,

где  = 0,05 – коэффициент перехода от вертикальных нагрузок к горизонтальным для тележки с гибким подвесом груза (на тросах).

Тормозная нагрузка вычисляется по формуле T =  _f T_max y_i = 18,22 кН и прикладывается к каркасу в уровне кранового рельса.

Тормозная нагрузка на центральную колонну показана на рис. 13. Она может быть направлена как в одну, так и в другую сторону, и поэтому должна быть описана как знакопеременная.

Рис. 13. Тормозная нагрузка

После компоновки поперечной рамы, создания ее геометрической схемы, вычисления нагрузок и определения в первом приближении сечений элементов выполняется моделирование рамы.

Рассмотрим на численном примере стадии создания модели после загрузки программы «SCAD Structure».

1. Создать новый проект со схемой типа 2 (плоская рама).

2. Перейти к работе с расчетной схемой и выбрать закладку «Схема».

Для начала необходимо нарисовать фермы. Для этого вначале необходимо добавить узлы с номерами 1…14, выделенными на рис. 7 квадратами.

3. Нажать кнопку «Ввод узлов».

4. В открывшемся окне «Ввод узлов» необходимо последовательно ввести координаты узлов с подтверждением ввода каждого узла кнопкой «Добавить». В таблице 4 приведены координаты узлов левой фермы (ось А-Б).

Таблица 4 – координаты узлов левой фермы

узел	Х (м)	Z (м)
1	0	14,4
2	6	14,4
3	12	14,4
4	18	14,4
5	23,98	14,4
6	0	17,1
7	3	17,1
8	6	17,1
9	9	17,1
10	12	17,1
11	15	17,1
12	18	17,1
13	21	17,1
14	23,98	17,1

В процессе ввода узлов можно контролировать их нумерацию, если в панели «Фильтры отображения» нажать кнопку «Номера узлов».

После ввода узлов их необходимо объединить конечными элементами.

5. Нажать кнопку «Элементы».

6.В сменившейся панели инструментов нажать кнопку «Добавление стержней», после чего указанием мышью на узлы элемента ввести стержни между узлами 1-2, 2-3,3-4,4-5,1-6,1-7 и так далее (см рис. 7)

7. Ферму в осях А - Б можно скопировать в оси Б – В.

Для этого необходимо перейти на закладку «Узлы и элементы», при активной кнопке «Элементы» нажать кнопку «Отметка элементов», отметить копируемую ферму, перейти на закладку «Схема», нажать кнопку «Копирование фрагмента схемы».

В открывшемся окне «Копирование части схемы»:

• установить режим копирования в направлении оси X;

• заполнить таблицу с величинами шагов и количеством операций копирования (в данном задании шаг =24,02м, кол-во=1);

• подтвердить действия нажатием кнопки «OK».

На изображении модели появятся будущие результаты копирования. В появившемся окне выбора дальнейших действий необходимо либо оставить результаты копирования, либо отказаться от них.

На закладке «Узлы и элементы» можно нажать кнопку «Отказ» для снятия отметок с фермы в осях А-Б.

Соединение центральной колонны с двумя фермами необходимо выполнить, как показано на рис. 7 узел А. для этого необходимо ввести узел 31 и соединить элементами узлы 5-31 и 16-31.

Далее в модель необходимо добавить узлы колонн с номерами 33…89, выделенные на рис. 7 квадратами. Узлы колонн вводятся аналогично п.3-4

После ввода узлов колонн их необходимо объединить конечными элементами.

8. Нажать кнопку «Элементы».

9. В сменившейся панели инструментов нажать кнопку «Добавление стержней», после чего указанием мышью на узлы элемента ввести стержни между ними (см рис. 7)

Программа «SCAD Structure» имеет особенность ввода вертикальных стержней: они обязательно должны быть введены «снизу вверх».

Узлы примыкания фермы к колоннам проектируются шарнирными, поэтому необходимо добавить шарниры в узлах 1,5,16 и 20, то есть добавить концевые шарниры. Это рассматривается в пунктах 10…13.

8. Нажать кнопку «Установка шарниров».

9. В открывшемся окне «Условия примыкания стержней»:

   1. включить флажок «UY» (поворот относительно оси Y) для освобождения угловых связей в конечном узле элемента (по терминологии «SCAD Structure», конечный узел любого элемента – это «Узел 2»);

   2. подтвердить выполненные установки кнопкой «OK».

10. Указателем мыши выбрать верхние части левой и правой колонн. Аналогично ввести шарниры в элементы, соединяющие узлы 5-31 и 16-31.

11. Подтвердить выполненные действия кнопкой «OK» на главной панели инструментов.

Для контроля ввода шарниров в панели «Фильтры отображения» можно нажать кнопку «Шарниры».

Установим опорные закрепления.

8. Нажать кнопку «Установка связей в узлах».

9. В открывшемся окне «Связи»:

   1. нажать кнопку «Установить все», что соответствует идеальной заделке;

   2. подтвердить выполненные установки кнопкой «OK».

10. Указателем мыши выбрать узлы 54, 55, 66, 72, 89, 78.

11. Подтвердить выполненные действия кнопкой «OK» на главной панели инструментов.

Назначим элементам рамы определенные ранее сечения.

8. Нажать кнопку «Назначение жесткостей стержням».

9. Для задания сечений элементам фермы в открывшемся окне «Жесткости стержневых элементов»:

   1. в списке переключателей выбрать «Параметрические сечения»;

   2. перейти на закладку «Параметрические сечения»;

   3. в раскрывающемся списке выбрать материал (бетон B20)

   4. выбрать сечение и ввести его параметры (например, сечение нижнего пояса фермы прямоугольное с размерами 300х280 мм)

   5. подтвердить ввод данных кнопкой «OK».

10. Подтвердить выполненные действия кнопкой «OK» на главной панели инструментов.

Для контроля выполняемых действий можно включить режим отображения профилей стержней:

1. в панели «Фильтры отображения» нажать кнопку «Удалить линии невидимого контура» правой кнопкой мыши;

2. в открывшемся окне «Настройка фильтров отображения информации» в списке переключателей выбрать «Удаление невидимых линий с отображением профиля стержней» и подтвердить действия кнопкой «OK»;

3. в панели «Фильтры отображения» нажать кнопку «Удалить линии невидимого контура» левой кнопкой мыши.

8. Аналогично пунктам 30…33 задать сечение для всех других элементов ферм и колонн.

Рассмотрим задание нагрузок. Для контролирования ввода нагрузок можно пользоваться кнопками «Узловые нагрузки», «Распределенные нагрузки», «Сосредоточенные нагрузки», «Значения нагрузок» панели «Фильтры отображения».

8. Перейти на закладку «Загружения».

Рассмотрим ввод нагрузок, входящих в загружение №1.

Замечание.

При ошибочных действиях при вводе нагрузок можно воспользоваться панелью «Фильтры отображения» для исправления ошибок. Для этого необходимо нажать кнопку «Информация об элементе» или «Информация об узле» – в зависимости от того, к узлу или элементу приложена нагрузка. При открытом окне указателем мыши выбрать элемент или узел, нажать кнопку «Нагрузки», выбрать нагрузку, принадлежащую текущему загружению. После этого становится доступным редактирование параметров нагрузки и ее удаление.

8. Нажать кнопку «Собственный вес», что приведет к вычислению веса элементов расчетной схемы по заданным сечениям и автоматическому вводу вычисленных нагрузок.

9. Нажать кнопку «Узловые нагрузки».

10. В открывшемся окне «Узловые нагрузки»:

    1. с помощью указателя мыши перейти в поле для ввода сосредоточенных сил по оси Z; в правой части окна появится подсказка в виде изображения вводимой нагрузки, параметров нагрузки и правила знаков (всегда показывается нагрузка с положительным значением);

    2. ввести величину P₁;

    3. подтвердить ввод данных кнопкой «OK».

11. Выделить узлы 22…28 верхнего пояса фермы.

12. Подтвердить выполненные действия кнопкой «OK» на главной панели инструментов.

13. Аналогично п.37…п.40 задать величину P₂ в узлы 21, 29; Р₃ в узлы 7…13 и Р₄ в узлы 6, 14.

14. Для ввода распределенных сил q₁ на нижние участки колонн нажать кнопку «Нагрузка на стержни».

15. В открывшемся окне «Задание нагрузок на стержневые элементы»:

    1. в списках переключателей выбрать общую систему координат, распределенную нагрузку и направление действия силы вдоль оси Z;

    2. ввести величины нагрузок q₁ ;

    3. подтвердить ввод данных кнопкой «OK».

16. Выбрать элементы (между узлами 56-57, 57-58,58-59,59-60,60-37, 33-1,1-6 на левой колонне, аналогично на правой колонне).

17. Подтвердить выполненные действия кнопкой «OK» на главной панели инструментов.

18. Аналогично п.43-45 вводится распределенный изгибающий момент m₁ на элементы верхней части колонны. Нагрузка описывается как распределенная, направление действия нагрузки – Uy (относительно оси Y), величина момента положительна.

Замечание.

На экране изгибающие моменты отображаются стрелками, к которым применимо «правило правого буравчика». Направление стрелки показывает поступательное движение буравчика. Вращательное движение буравчика соответствует действию изгибающих моментов.

8. Распределенный изгибающий момент m₁ на элементы правой верхней части колонны вводится аналогично п.46, величина момента отрицательна.

9. Распределенный изгибающий момент m₂ на нижнюю часть колонны вводится аналогично п.33…п.34. Величина момента для левой колонны положительна, для правой – отрицательна.

10. Нагрузки от подкрановых конструкций приложены к узлам 38…41. В окне «Узловые нагрузки» необходимо ввести силу P₅ в поле для Z .

11. После завершения ввода нагрузок загружения №1 его необходимо сохранить с помощью кнопки «Сохранить/Добавить загружение». В открывшемся окне «Сохранить загружение» необходимо ввести имя (например, Постоянная нагрузка) и номер загружения (1).

Аналогичным образом необходимо сохранять все последующие загружения

Замечание.

После сохранения загружения «SCAD Structure» предлагает перейти к формированию следующего загружения.

Если ответить утвердительно, то оперативная память очищается от всех введенных нагрузок, и можно вводить нагрузки другого загружения.

Если сразу не переходить к формированию следующего загружения, но продолжить работу с моделью, то позднее перед формированием следующего загружения необходимо нажать на кнопку «Снять все нагрузки», что очистит оперативную память от введенных ранее нагрузок. Если этого не сделать, то введенные ранее нагрузки попадут и в следующее загружение.

8. Снеговые нагрузки (загружения 2, 3) вводятся аналогично вводу сосредоточенных сил от собственного веса покрытия.

9. Ветровые воздействия (загружение 4) в виде распределенных нагрузок вводятся аналогично распределенным нагрузкам от собственного веса стеновых панелей. При этом следует учитывать следующие особенности:

   1. направление действия нагрузки – X;

   2. нагрузки должны вводиться с помощью кнопки «Нагрузки на стержни» и описываться как трапециевидные для того, чтобы имелась возможность задать различные значения нагрузки в начале и конце нагрузки, а также привязать нагрузки к начальному узлу элемента.

Сосредоточенные нагрузки P₁ и P₂ прикладываются к узлам ферм 6, 29.

8. Крановые нагрузки (загружение 5) вводятся аналогично вводу нагрузок от собственного веса подкрановых конструкций (п. 36).

9. Тормозные нагрузки (загружение 6) вводятся по рис. 13.

После ввода и сохранения всех загружений необходимо ввести данные о том, какие сочетания (комбинации) загружений теоретически возможны.

8. Перейти на закладку «Управление», нажать кнопку «Выйти в экран управления проектом», раскрыть список «Специальные исходные данные».

Далее можно выбрать работу либо с комбинациями загружений (КЗ), либо с расчетными сочетаниями усилий (РСУ). Каждый из названных режимов работы обладает своими достоинствами и недостатками.

После заполнения таблицы РСУ проектировщик получает возможность автоматической проверки и подбора сечений элементов расчетной схемы. Однако при графическом анализе результатов получить эпюры усилий и величины перемещений узлов возможно только от каждого загружения в отдельности.

После заполнения таблицы КЗ можно получить любые результаты (эпюры, перемещения узлов) от любого загружения и любой комбинации загружений. Однако заполнение таблицы КЗ более трудоемко, чем заполнение таблицы РСУ, проектировщик должен обладать минимальными познаниями из теории графов, и режим автоматического подбора сечений становится недоступным. Разумеется, можно заполнить обе таблицы, что обеспечит максимальные возможности для анализа результатов и проектирования элементов модели.

Рекомендуется заполнить таблицу РСУ. В п.56…п.57 рассматриваются необходимые для этого шаги.

8. Выбрать режим работы «Расчетные сочетания усилий».

9. В открывшемся окне «Расчетные сочетания усилий»:

   1. для каждого загружения определить его тип (загружения снегом и ветром следует задать как кратковременные);

   2. снеговые, ветровые и крановые нагрузки должны быть описаны как взаимоисключающие – в первой колонке графы «Взаимоисключающие» для загружений 2, 4 необходимо записать, например, 1;

   3. тормозные нагрузки объявляются сопутствующими крановым нагрузкам – для загружения 5 в первой колонке графы «Сопутствующие» указывается номер загружения 6.

После того, как таблица РСУ будет заполнена и закрыта нажатием кнопки «OK», необходимо перейти в режим линейного расчета.

В открывшемся окне «Параметры расчета» необходимо сделать следующие установки.

• Выбрать режим полного расчета. В этом случае статический расчет на каждое загружение и расчет РСУ будут выполнены сразу за одно нажатие кнопки «OK».

• Правильный выбор метода решения и установка его параметров могут несколько уменьшить время счета для задач очень большой размерности.

• Если включен флажок «Учет нагрузок в связях», то в расчете будут учтены нагрузки, приложенные к опорным узлам.

• Если включен флажок «Сумма моментов …», то будут вычислены указанные суммы моментов относительно глобальных осей координат от каждого загружения. Иногда эта информация помогает найти ошибочно введенные нагрузки.

• Включенный флажок «Контроль решения» заставляет программу оценивать ошибку, накапливаемую при численном решении системы уравнений метода конечных элементов. Установка этого флажка имеет значение для задач большой размерности.

• Расчетные постпроцессоры в данной задаче применяться не будут, поэтому установка соответствующего флажка значения не имеет.

После установки параметров расчета необходимо нажать кнопку «OK» для начала расчетов.

8. Выполнить формирование результатов расчётов в разделе «Документирование», сформировав их в формате MS Word или MS Exsel.

18