5.6 Задание для самостоятельной работы (по двум темам).

F₁ = 29.4 кН F₂ = 44.1 кН

F₃ = 1.4 кН F₄ = 2.05 кН

F₅ = 12 кН F₆ = 37.8 кН F₇ = 23.6 кН

F₆ = 93 кН F₇ = 79.3 кН F₈ = 98 кН

F₉ = 82.1 кН F₁₀ = 191.5 кН

;

;

№ материала

Элемент

Сечение

1

Надкрановая часть колонн

Сварной двутавр: стенка – лист 100022 мм, полки – лист 34014 мм

2

Подкрановая часть

Составное сечение: швеллер [40 и двутавр I40Б2

3

Верхний пояс фермы

Два уголка   25016012 мм

4

Нижний пояс фермы

Два уголка   20012511 мм

5

Раскосы

Два уголка   1008 мм

6

Стойки

Два уголка   906 мм

Номер нагружения

Тип нагружения

Источник

Группа крана

Знакопеременное

Кн

Кд

1

Постоянное

-

-

-

1.05

-

2

Постоянное

-

-

-

1.3

-

3

Постоянное

-

-

-

1.2

-

4

Постоянное

-

-

-

1.05

-

5

Кратковременное

снеговое

-

-

1.43

0.5

6

Кратковременное

снеговое

-

-

1.43

0.5

7

Кратковременное

крановое

7К

-

1.1

0.5

8

Кратковременное

крановое

7К

+¹¹⁵

1.1

0

9

Кратковременное

прочее

-

+

1.4

0

X

0

1.5

3

4.5

6

7.5

9

10.5

12

Y

0

0.9375

1.75

2.4375

3.0

3.4375

3.75

3.9375

4

X

13.5

15

16.5

18

19.5

21

22.5

24

13.5

Y

3.9375

3.75

3.4375

3.0

2.4375

1.75

0.9375

0

3.9375

Создаем новый проект при помощи команд верхнего меню → Проекты → Со­здать или кнопки панели инструментов. В рабочем окне появится диалоговое окно «Создать новую FE-модель»

В этом окне выбираем опцию «FEA-Проект», задаем «Имя файла» (не более восьми символов без пробелов латинскими буквами)¹¹⁶.

Для перехода к редактированию нажимаем кнопку «ОК».

В верхнем меню выбираем последовательно пункты: → Редактировать → Геометрия → Элементы: → -ус­тановить.

В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «2D-стержни».

Криволинейную арку задаем в виде системы коротких прямолинейных стержней.

В окне редактора задаем координаты первой точки (0, 0, 0).

Затем задаем координаты второй точки.

В рабочем окне появится изображение стержневого элемента.

Аналогично при помощи координат начального и конечного узла (в соответствии с таблицей 3.1) задаются все элементы арки.

Щелкаем правой кнопкой мыши по кнопке «Zoom». Выбираем пункт бокового меню → Назад.

В планке переключателей проекций под окном просмотра нажимаем на кнопку XY для перевода изображения в графическом окне в проекцию на плоскость XOY¹¹⁷.

Можно задать численно только половину арки, а затем воспользоваться пунктами бокового меню →Создать: → -зер­кало.

В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «Стержни» (создается зеркальное отображение стержневых элементов), «Линия»¹¹⁸.

В окне информации появится надпись «Укажите первую точку линии отражения».

При включенном переключателе [A] на планке переключателей 1 щелкаем в рабочем окне левой кнопкой мыши по верхнему узлу созданной полуарки.

В окне информации появится надпись «Укажите вторую точку линии отражения также в плоскости Z=0 (2D-про­ект)».

Нажимаем переключатель [X] (относительная привязка) на планке переключателей 1. В рабочем окне еще раз щелкаем левой кнопкой мыши по тому же узлу. Затем в окне редактора задаем любую величину смещения по оси Y.

В рабочем окне появится изображение линии отражения.

В окне информации появится надпись «Выберите элементы для копирования».

При помощи рамки (переключатель [Box] на планке переключателей 2) выбираем все элементы полуарки.

Затем нажимаем кнопку «Старт» на дополнительной планке переключателей.

Программа автоматически создаст зеркальное отображение элементов¹¹⁹.

Выбираем пункт бокового меню → -изменить ориентацию.

В дополнительной планке переключателей должны быть нажаты кнопки «Стержни» и «Показать МСК».

В рабочем окне при помощи рамки (переключатель [Box] на планке переключателей 2) выбираем половину арки, полученную путем зеркального отражения, и нажимаем кнопку «Старт».

В появившемся диалоговом окне ставим кружок в поле «Ориентировать в обратном направлении». Затем нажимаем кнопку «ОК».

Начальные и конечные узлы выбранных элементов поменяются местами.

Последовательно выбираем пункты верхнего меню → Редактировать → Связи → Опорные закрепления: →Узловые опоры: →-установить.

В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопки, «ГСК» (общая или глобальная система координат), «Сж.+Р.» (связь работает и на сжатие, и на растяжение), а также кнопки, соответствующие тем направлениям, по которым накладывается связь «X», «Y».

В окне редактора задаем жесткости связей по этим направлениям равными 0 (абсолютно жесткое закрепление).

Нажимаем переключатель [Einz] на планке переключателей 2.

В рабочем окне щелкаем по опорным узлам арки.

Последовательно выбираем пункты верхнего меню → Редактировать → Ма­те­риалы → Материалы → -сечения ЖБК.

В окне редактора задаем номер материала - 1.

В появившемся диалоговом окне выбираем закладку с нужным типом сечения (прямоугольное) и задаем его параметры:

• b = 0.4 м;

• h = 1 м;

Ввод параметров завершается нажатием кнопки «ОК».

Выбираем пункт бокового меню → -ре­дак­ти­ровать. В появившемся диалоговом окне «Имена материалов» в окне «Номер мат.» стоит материал 1.

Задаем равной нулю плотность материала «Rho» (в этом случае не будет учитываться нагрузка от собственного веса элементов). Задаем величину модуля сдвига равной G = 8.974  10⁷.

По окончании нажимаем кнопку «ОК».

Выбираем пункт бокового меню → -установить.

В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «2D-стержни». В окне редактора демонстрируются характеристики материала № 1.

Нажимаем переключатель [Box] на планке переключателей 2.

В рабочем окне при помощи рамки выбираем все элементы арки.

Им присваивается материал № 1.

Последовательно выбираем пункты верхнего меню → Редактировать → Нагрузки → Нагрузки: → -Элементные → Эле­мент­ные: → -Равном. распредел. → -Равном. распредел.: →ус­тановить

Нажимаем кнопку «Нагружение» и в окне редактора задаем номер нагружения – 1.

В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «Проекц.» (проекционная система координат), «Qy/s» (равномерно распределенная нагрузка вдоль глобальной оси Y), поскольку нагрузка направлена вертикально вниз и приложена к горизонтальной проекции оси арки.

В окне редактора задаем величину равномерной нагрузки Qy’=-6 кН/м¹²⁰.

В рабочем окне выбираем четыре левых элемента арки.

Последовательно выбираем пункты верхнего меню →Редактировать → Нагрузки → Нагрузки: → -Узловые →Силы и моменты: → -установить.

В дополнительной командной панели нажимаем кнопку «Py» (сила вдоль глобальной оси Y). В окне редактора задаем величину вертикальной силы Py = -20 кН.

Нажимаем переключатель [Einz] на планке переключателей 2 Затем в рабочем окне щелкаем по центральному узлу арки.

Щелкаем левой кнопкой мыши по окну редактора и задаем величину второй сосредоточенной силы: Py = -10 кН.

Затем в рабочем окне щелкаем левой кнопкой мыши по узлу, в котором должна быть приложена сила.

После окончания расчета и автоматической загрузки проекта выбираем пункты верхнего меню: → Результаты → Графика.

В появившемся диалоговом окне ставим кружок в поле «Усилия» в окне «в стержнях» и нажимаем кнопку «ОК».

В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «M» (эпюра изгибающих моментов).¹²²

Создаем новый проект при помощи команд верхнего меню →Проекты →Создать или кнопки панели инструментов. В рабочем окне появится диалоговое окно «Создать новую FE-модель»

В этом окне выбираем опцию «FEA-Проект», задаем «Имя файла» (не более восьми символов без пробелов латинскими буквами).

Для перехода к редактированию нажимаем кнопку «ОК».

Последовательно выбираем пункты верхнего меню →Растр¹²⁴ →Создать.

В дополнительной командной панели в окне выбора нажимаем переключатель «Полярный».

Плоскость растра задается тремя точками. В окне редактора задаем координаты центра полярного растра (0, 0, 0).

Затем задаем координаты любой точки, лежащей на глобальной оси X, например (1, 0, 0).

И, наконец, задаем координаты точки, лежащей в плоскости XOY, но не на оси X, например (1, 1, 0).

В окне редактора задаем следующие параметры:

• радиус полярного растра dr = 12 м;

• углы между лучами растра dw = 9;

• угол поворота лучей относительно локальной оси –r растра (в нашем случае она совпадает с глобальной осью X) alpha = 0.

В рабочем окне появляется изображение линий полярного растра¹²⁵.

В планке переключателей проекций под окном просмотра нажимаем на кнопку XY для перевода изображения в графическом окне в проекцию на плоскость XOY.

Затем щелкаем левой кнопкой мыши по кнопке «Zoom» и при помощи рамки просмотра (фиолетового цвета) выбираем внутренний круг растра.

Последовательно выбираем пункты верхнего меню: → Редактировать → Геометрия → Элементы:

→ -ус­тановить.

Нажимаем кнопку «2D-стержни» в дополнительной планке переключателей

На планке переключателей 2 нажимаем переключатель [Box] (выбор при помощи рамки).

Рамкой в рабочем окне выбираем фрагменты внутренней дуги растра. В выделенных элементах дуги автоматически будут сгенерированы стержневые эле­мен­ты¹²⁶.

Операцию повторяем до тех пор, пока не будут сгенерированы все элементы арки.

Последовательно выбираем пункты верхнего меню → Редактировать → Материалы → Материалы:→ -се­чения ЖБК.

В окне редактора задаем номер материала - 1.

В появившемся диалоговом окне выбираем закладку с нужным типом сечения (прямоугольное) и задаем его параметры:

• b = 0.5 м;

• h = 1 м;

Ввод параметров завершается нажатием кнопки «ОК».

Выбираем пункт бокового меню → -ре­дак­ти­ро­вать.

В появившемся диалоговом окне «Имена материалов» в окне «Номер мат.» стоит материал 1.

Задаем равной нулю плотность материала «Rho» (в этом случае не будет учитываться нагрузка от собственного веса элементов арки) и сдвиговую площадь «Aq» (не будут учитываться деформации сдвига). Прочие параметры можно оставить без изменения

По окончании нажимаем кнопку «ОК».

Выбираем пункт бокового меню → -установить.

В дополнительной планке переключателей в окне выбора нажимаем кнопку «2D-стержни». В окне редактора показываются характеристики материала – 1.

При нажатом переключателе [Box] на планке переключателей 2 выбираем в рабочем окне при помощи рамки все элементы.

Им присваивается материал № 1.

Последовательно выбираем пункты верхнего меню → Редактировать → Связи → Опорные закрепления: → Узловые опоры: → -установить.

В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопки, «ГСК» (глобальная система координат), «Сж.+Р.» (связь работает и на сжатие и на растяжение), а также кнопки, соответствующие тем направлениям, по которым накладывается связь «X», «Y», «Rz».

В окне редактора задаем жесткости связей по всем направлениям равными нулю (абсолютно жесткое закрепление).

В рабочем окне выбираем опорные узлы рамы.

Последовательно выбираем пункты верхнего меню → Редактировать → Нагрузки → Нагрузки: → -Элементные → Элементные: → -Равном. распредел. →- Равном. распредел.:

→-ус­тановить

Нажимаем кнопку «Нагружение» и в окне редактора задаем номер нагружения – 1.

В дополнительной командной панели нажимаем кнопку «Проекц.» (проекционная система координат), «Qy/s» (равномерно распределенная нагрузка вдоль глобальной оси Y), поскольку нагрузка направлена вниз.

В окне редактора задаем величину равномерной нагрузки Qy’ = -1кН/м¹²⁷.

В рабочем окне при помощи рамки (включен переключатель [Box] на планке переключателей 2) выбираем все элементы арки.

После окончания расчета и автоматической загрузки проекта выбираем пункты верхнего меню: →Результаты →Графика.

В появившемся диалоговом окне ставим кружок в поле «Усилия» в окне «в стержнях» и нажимаем кнопку «ОК».

В дополнительной планке переключателей нажимаем кнопку «M» (эпюра изгибающих моментов).¹²⁸