- •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.
6.2 Задание нагрузок на ферму.
Для удобства работы с моделью и для последующего определения РСУ будем объединять нагрузки, действующие на расчетную модель, в нагружения. К одному нагружению будем относить нагрузки единого происхождения (нагрузки от собственного веса конструкций, снеговые, ветровые и т.д.) с одинаковыми коэффициентами условий работы (f) и коэффициентом длительности (для временных нагрузок).
В первом нагружении будут храниться нагрузки от собственного веса несущих конструкций, вычисленные по заданной плотности. Поэтому все прочие нагрузки будем задавать, начиная со 2-го нагружения. Зададим узловые нагрузки от веса покрытия.
Ввод постоянных нагрузок на покрытие.
Последовательно выбираем пункты верхнего меню → Редактировать → Нагрузки: → Нагрузки → Узловые → Силы и моменты: → -установить. В дополнительной планке переключателей щелкаем по кнопке «Нагружение». В окне редактора задаем номер нагружения 2. |
|
||
В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «Pz» (узловая сила по оси Z), остальные кнопки должны быть отключены. В окне редактора задаем значение узловой силы Pz = -14.22 кН. |
|
||
В рабочем окне выбираем узлы, в которых приложена сила F2 (см. схему постоянных нагрузок на покрытие). |
|
||
В окне редактора задаем значение узловой нагрузки в крайних узлах Pz = -7.11 кН. |
|
||
В рабочем окне выбираем крайние узлы фермы. |
|
Аналогично задаются остальные постоянные нагрузки.
Нагружение 3: |
|
Нагружение 4 |
|
Нагружение 5 |
|
6.3 Статический расчет фермы.
Выбираем пункты верхнего меню: →Расчет →Общий.
В появившемся диалоговом окне выбираем опцию «Статический расчет». Запуск на расчет происходит после нажатия кнопки «ОК». Перед запуском на расчет частичный проект автоматически сохраняется. По окончании расчета происходит повторная загрузка программы STARK ES.
Нажимаем клавишу «XZ» для перевода изображения в проекцию на плоскость XOZ. |
|
Выбираем пункт верхнего меню: → Комбинации. В появившемся диалоговом окне задаем следующие коэффициенты для нагружений:
Таблица 3.10
№ комбинации |
№ нагружения |
||||
НГ-1 |
НГ-2 |
НГ-3 |
НГ-4 |
НГ-5 |
|
К-1 |
0.95107 |
1 |
1 |
1 |
1 |
По окончании нажимаем кнопку «ОК».
Выбираем пункты верхнего меню → Результаты → Таблицы. В появившемся диалоговом окне в области «Усилия» ставим кружок в поле «в стержнях» и нажимаем кнопку «ОК».
В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «Отметить». В рабочем окне при помощи рамки (переключатель [Box] на планке переключателей 2) выбираем все элементы фермы и нажимаем кнопку «Вывести» на дополнительной планке переключателей. |
|
|
В появившемся диалоговом окне в области «Выбор информации для вывода» ставим кружок в поле «Отмеченное в графическом окне». Задаем форму вывода (MS Word или специализированная программа для просмотра информации Viewer) и нажимаем кнопку «ОК». |
|
Ниже представлены расчетные усилия для данной комбинации в табличной форме для каждого элемента (нумерация элементов приведена на рис. 42108). Для удобства чтения результаты расчета в таблице перегруппированы и объединены по типу элементов (верхний пояс, нижний пояс, раскосы, стойки).
Рис. 42 Нумерация узлов и элементов фермы.
Таблица 3.11
Усилия в стержнях (статический расчет)
Элем
|
Комб
|
Сеч. [м] |
Nr [кН] |
Qs [кН] |
Qt [кН] |
Mr [кНм] |
Ms [кНм] |
Mt [кНм] |
Верхний пояс |
||||||||
1 |
1 |
0.00 |
-588109.77 |
-0.00 |
0.64 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
3.01 |
-588.88 |
0.00 |
-0.64 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
2 |
1 |
0.00 |
0.05 |
-0.00 |
0.64 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
3.01 |
-0.05 |
0.00 |
-0.64 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
7 |
1 |
0.00 |
-662.44 |
-0.00 |
0.64 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
3.01 |
-662.54 |
0.00 |
-0.64 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
8 |
1 |
0.00 |
-588.77 |
-0.00 |
0.64 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
3.01 |
-588.88 |
0.00 |
-0.64 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
13 |
1 |
0.00 |
-588.88 |
0.00 |
0.64 |
0.00 |
-0.00 |
-0.00 |
|
|
3.01 |
-588.77 |
-0.00 |
-0.64 |
0.00 |
0.00 |
-0.00 |
14 |
1 |
0.00 |
-662.54 |
0.00 |
0.64 |
0.00 |
0.00 |
-0.00 |
|
|
3.01 |
-662.44 |
-0.00 |
-0.64 |
0.00 |
-0.00 |
-0.00 |
19 |
1 |
0.00 |
-0.05 |
0.00 |
0.64 |
0.00 |
0.00 |
-0.00 |
|
|
3.01 |
0.05 |
-0.00 |
-0.64 |
0.00 |
0.00 |
-0.00 |
20 |
1 |
0.00 |
-588.88 |
0.00 |
0.64 |
0.00 |
-0.00 |
-0.00 |
|
|
3.01 |
-588.77 |
-0.00 |
-0.64 |
0.00 |
-0.00 |
-0.00 |
Нижний пояс |
||||||||
6 |
1 |
0.00 |
376.67 |
0.00 |
0.73 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
6.00 |
376.67 |
0.00 |
-0.73 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
12 |
1 |
0.00 |
670.93 |
0.00 |
0.73 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
6.00 |
670.93 |
0.00 |
-0.73 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
18 |
1 |
0.00 |
670.93 |
0.00 |
0.73 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
6.00 |
670.93 |
0.00 |
-0.73 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
24 |
1 |
0.00 |
376.67 |
0.00 |
0.73 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
6.00 |
376.67 |
0.00 |
-0.73 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
Раскосы |
||||||||
4 |
1 |
0.00 |
-486.49 |
0.00 |
0.20 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
3.87 |
-486.16 |
0.00 |
-0.20 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
5 |
1 |
0.00 |
271.45 |
0.00 |
0.20 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
3.87 |
271.12 |
0.00 |
-0.20 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
10 |
1 |
0.00 |
-118.19 |
0.00 |
0.20 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
4.21 |
-117.80 |
-0.00 |
-0.20 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
11 |
1 |
0.00 |
-14.85 |
-0.00 |
0.20 |
0.00 |
-0.00 |
-0.00 |
|
|
4.21 |
-15.24 |
0.00 |
-0.20 |
0.00 |
-0.00 |
-0.00 |
16 |
1 |
0.00 |
-15.24 |
0.00 |
0.20 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
4.21 |
-14.85 |
-0.00 |
-0.20 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
17 |
1 |
0.00 |
-117.80 |
-0.00 |
0.20 |
0.00 |
-0.00 |
-0.00 |
|
|
4.21 |
-118.19 |
0.00 |
-0.20 |
0.00 |
0.00 |
-0.00 |
22 |
1 |
0.00 |
271.12 |
0.00 |
0.20 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
3.87 |
271.45 |
0.00 |
-0.20 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
23 |
1 |
0.00 |
-486.16 |
0.00 |
0.20 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
3.87 |
-486.49 |
0.00 |
-0.20 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
Стойки |
||||||||
3 |
1 |
0.00 |
-43.30 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
2.20 |
-43.52 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
9 |
1 |
0.00 |
-86.60 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
2.70 |
-86.86 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
15 |
1 |
0.00 |
23.43 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
|
3.20 |
23.13 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
21 |
1 |
0.00 |
-86.60 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
2.70 |
-86.86 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
25 |
1 |
0.00 |
-43.30 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
-0.00 |
0.00 |
|
|
2.20 |
-43.52 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |