РАСЧЁТ рамы промышленного здания В ПРОГРАММЕ "Лира"

  Цели и задачи:
• произвести расчет плоской рамы на динамические воздействия;
 
Исходные данные:
Схема рамы и ее закрепление показаны на рис. 1.
Сечения элементов:
• крайние и средние колонны – швеллер № 24;
• балка настила – двутавр № 36;
• верхний пояс фермы – два уголка 120 x 120 x 10;
• нижний пояс фермы – два уголка 100 x 100 x 10;
• стойки и раскосы фермы – два уголка 75 x 75 x 6.

  Нагрузки:
• загружение 1 – нагрузка от собственного веса элементов схемы,
• загружение 2 – нагрузка от оборудования,
• загружение 3 – ветровая нагрузка,
• загружение 4 – гармоническое динамическое воздействие,
• загружение 5 – сейсмическое воздействие.

Расчетная схема поперечника здания
 Рис. 3.1. Расчетная схема поперечника здания.

  Этап 1. Создание новой задачи

  Для создания новой задачи выполните пункт меню
  Файл * Новый (кнопка на панели инструментов).
  В появившемся диалоговом окне Признак схемы (рис.2) задайте следующие параметры:
- имя создаваемой задачи – Пример3 (шифр задачи по умолчанию совпадает с именем задачи);
- признак схемы – 2 – Три степени свободы в узле (два перемещения и поворот) X0Z.
  После этого щелкните по кнопке Подтвердить.

Диалоговое окно Признак схемы
Рис.2. Диалоговое окно Признак схемы.

  Этап 2. Создание геометрической схемы

  Добавление рамы
  Вызовите диалоговое окно Создание плоских фрагментов и сетей с помощью меню Схема * Создание * Регулярные фрагменты и сети (кнопка на панели инструментов).
  В таблицу ввода значений введите параметры рамы:
  Шаг вдоль первой оси: Шаг вдоль второй оси:
  L(м) N L(м) N
  4.00 3 4.00 2.
  Остальные параметры принимаются по умолчанию (рис.3).
  После этого щелкните по кнопке – Применить.

 Диалоговое окно Создание плоских фрагментов и сетей
Рис.3. Диалоговое окно Создание плоских фрагментов и сетей.

  Сохранение информации о расчетной схеме
  Для сохранения информации о расчетной схеме выполните пункт меню Файл * Сохранить (кнопка на панели инструментов).
  В появившемся диалоговом окне Сохранить как задайте:
- имя задачи – Пример3;
- папку, в которую будет сохранена эта задача (по умолчанию выбирается папка – LDdata).
  Щелкните по кнопке Сохранить.
  Вывод на экран номеров узлов и элементов
  Выполните пункт меню Опции * Флаги рисования (кнопка на панели инструментов).
  В диалоговом окне Показать при активной закладке Элементы установите флажок Номера элементов.
  После этого активизируйте закладку Узлы и установите флажок Номера узлов.
  Щелкните по кнопке – Перерисовать.
  Корректировка схемы
  Выполните пункт меню Выбор * Отметка узлов (кнопка на панели инструментов).
  С помощью курсора выделите узлы № 10 и 11 (узлы окрашиваются в красный цвет).

Диалоговое окно Шарниры
Рис.4. Диалоговое окно Шарниры.

  Отметка узлов выполняется с помощью одиночного указания курсором или растягиванием вокруг нужных узлов "резинового окна".
  С помощью пункта меню Схема * Корректировка * Удаление (кнопка на панели инструментов) удалите выделенные узлы (обратите внимание, что при удалении узлов автоматически удаляются прилегающие к ним элементы).
  Выполните пункт меню Выбор * Отметка элементов (кнопка на панели инструментов).
  С помощью курсора выделите элементы № 3 и 5 (элементы окрашиваются в красный цвет).
  Из меню Жесткости * Шарниры (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Шарниры (рис. 4).
  В этом окне с помощью установки соответствующих флажков укажите узлы и направления, по которым снимается жесткость связи одного из концов стержня с узлом схемы:
2-й узел – UY.
  Щелкните по кнопке – Применить.
  Установка фермы на раму
  Из меню Схема * Создание * Фермы (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Создание плоских ферм.
  В этом окне щелкните по кнопке с конфигурацией арочной (сегментной) фермы.
  Далее выберите ферму по очертанию решетки, щелкнув по первой слева в верхнем ряду кнопке.
  После этого задайте параметры фермы (рис.5):
  L = 12 м;
  Kf = 6.

Диалоговое окно Создание плоских ферм
Рис.5. Диалоговое окно Создание плоских ферм.

  При установленном флажке Указать узел привязки укажите курсором на узел № 9 (в окне автоматически отобразятся координаты этого узла).
  Для просмотра геометрических размеров фермы в диалоговом окне, щелкните по кнопке Нарисовать.
  Для установки фермы на раму, щелкните по кнопке – Применить.
  Упаковка схемы
  С помощью меню Схема *
  Корректировка * Упаковка схемы (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Упаковка (рис.6).

 Диалоговое окно Упаковка схемы
Рис.6. Диалоговое окно Упаковка схемы.

  В этом окне щелкните по кнопке Упаковать (упаковка схемы производится для сшивки совпадающих узлов и элементов, а также для безвозвратного исключения из расчетной схемы удаленных узлов и элементов).
  Получим геометрическую схему, показанную на рис.7.

 Расчетная схема рамы с номерами узлов и элементов
Рис.7. Расчетная схема рамы с номерами узлов и элементов.

  Этап 3. Задание граничных условий

  Выделите узлы № 1 и 4.
  С помощью пункта меню Схема * Связи (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Связи в узлах.
  В этом окне с помощью установки флажков, отметьте направления по которым запрещены перемещения узлов (X, Z, UY).
  После этого щелкните по кнопке – Применить (узлы окрашиваются в синий цвет).
  Выделите узлы № 2, 3 и закрепите эти узлы по направлениям X и Z (для этого флажок с направления UY нужно снять).
  Выполните пункт меню Выбор * Отметка узлов (кнопка на панели инструментов), чтобы снять активность с операции отметки узлов.

  Этап 4. Задание жесткостных параметров элементам рамы

  Формирование типов жесткости
  С помощью меню Жесткости * Жесткости элементов (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Жесткости элементов (рис.8).
  В этом окне щелкните по кнопке Добавить и в библиотеке жесткостных характеристик щелкните по второй закладке База типовых сечений.
  Выберите двойным щелчком мыши элемент графического списка - тип сечения Двутавр.

 Диалоговое окно Жесткости элементов
Рис.8. Диалоговое окно Жесткости элементов.

  В диалоговом окне Стальное сечение (рис.9) задайте параметры сечения Двутавр:
- в раскрывающемся списке – Сортамент выберите позицию – Двутавр с непараллельными гранями полок;
- в списке – Профиль – 36.
  Подтвердите ввод щелчком по кнопке ОК.

  В диалоговом окне Жесткости элементов выберите тип сечения Швеллер.
  В новом окне Стальное сечение задайте параметры сечения Швеллер:
  Сортамент – Швеллер с уклоном внутренних граней полок;
  Профиль – 24.
  Подтвердите ввод щелчком по кнопке ОК.

Диалоговое окно Стальное сечение
Рис.9. Диалоговое окно Стальное сечение.

  В диалоговом окне Жесткости элементов выберите тип сечения Два уголка.
  В появившемся окне Стальное сечение задайте параметры сечения Два уголка:
  Сортамент – Уголок равнополочный;
  Профиль – 120 x 120 x 10.
  Подтвердите ввод щелчком по кнопке ОК.
  Далее в диалоговом окне Жесткости элементов в списке типов жесткостей с помощью курсора выделите строку 3. Два уголка 120 x 120 x 10.
  Дважды щелкните по кнопке Копирование.
  После этого в списке типов жесткостей выделите строку 4. Два уголка 120 x 120 x 10.
  Щелкните по кнопке Изменить.
  В новом окне Стальное сечение задайте:
  Профиль – 100 x 100 x 10.
  Подтвердите ввод щелчком по кнопке ОК.
  В диалоговом окне Жесткости элементов в списке типов жесткости выделите строку 5. Два уголка 120 x 120 x 10.
  Щелкните по кнопке Изменить.
  В диалоговом окне Стальное сечение задайте:
  Профиль – 75 x 75 x 6.
  Подтвердите ввод щелчком по кнопке ОК.
  Для того чтобы скрыть библиотеку жесткостных характеристик, щелкните по кнопке Добавить.
  Назначение жесткостей элементам рамы
  В списке типов жесткостей выделите курсором тип жесткости 1. Двутавр 36.
  Щелкните по кнопке Установить как текущий тип (при этом выбранный тип записывается в окне редактирования Текущий тип жесткости. Можно назначить текущий тип жесткости двойным щелчком по строке списка).
  Выполните пункт меню Выбор * Отметка горизонтальных элементов (кнопка на панели инструментов).
  С помощью курсора выделите горизонтальные элементы № 7, 8 и 9 (выделенные элементы окрашиваются в красный цвет).
  В диалоговом окне Жесткости элементов щелкните по кнопке Назначить (с элементов снимается выделение. Это свидетельство того, что выделенным элементам присвоена текущая жесткость).
  Выполните пункт меню Выбор * Отметка горизонтальных элементов (кнопка на панели инструментов), чтобы снять активность с операции выделения горизонтальных стержневых элементов.
  В диалоговом окне Жесткости элементов в списке типов жесткостей выделите курсором тип жесткости 2. Швеллер 24.
  Щелкните по кнопке Установить как текущий тип.
  Выполните пункт меню Выбор * Отметка вертикальных элементов (кнопка на панели инструментов).
  С помощью курсора выделите вертикальные элементы схемы № 1, 2, 3 и 4, 5 и 6 (колонны).
  Затем в диалоговом окне Жесткости элементов щелкните по кнопке Назначить.
  В списке типов жесткостей выделите курсором тип жесткости 3. Два уголка 120 x 120 x 10.
  Щелкните по кнопке Установить как текущий тип.
  С помощью меню Выбор * ПолиФильтр (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно ПолиФильтр (рис.10), для того чтобы выделить элементы верхнего пояса.
  В этом окне активизируйте вторую закладку Фильтр для элементов.
  Далее установите флажок По номерам КЭ и в активизировавшемся поле введите номера элементов 19 – 24.
  После этого щелкните по кнопке – Применить.
  В диалоговом окне Жесткости элементов щелкните по кнопке Назначить.
  Назначьте текущим тип жесткости 4. Два уголка 100 x 100 x 10.
  Для выделения элементов нижнего пояса фермы, в диалоговом окне Фильтр для элементов введите номера элементов 10 – 12.
  Щелкните по кнопке – Применить.
  В диалоговом окне Жесткости элементов щелкните по кнопке Назначить.
  Для выделения элементов решетки фермы, в диалоговом окне Фильтр для элементов введите номера элементов 13 – 18.
щелкните по кнопке – Применить.
  В диалоговом окне Жесткости элементов щелкните по кнопке Назначить.
  Закройте диалоговое окно Фильтр для элементов щелчком по кнопке – Закрыть.

Диалоговое окно Фильтр для элементов
Рис.10. Диалоговое окно Фильтр для элементов.

  Этап 5. Смена типа конечных элементов для элементов фермы

  Выделите все элементы фермы.
  С помощью меню Схема * Корректировка * Смена типа конечного элемента (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Смена типа конечного элемента (рис.11).
  В этом окне в списке типов конечных элементов выделите строку Тип 1 – КЭ плоской фермы.
  Щелкните по кнопке – Применить.

Диалоговое окно Смена типа конечного элемента
Рис.11. Диалоговое окно Смена типа конечного элемента.

  Этап 6. Задание нагрузок

  Формирование загружения № 1
  Вызовите диалоговое окно Добавить собственный вес из меню Нагрузки * Добавить собственный вес (рис.12).
  В этом окне, при активной радио-кнопке все элементы, щелкните по кнопке – Применить (всем элементам конструкции автоматически назначается равномерно распределенная нагрузка, равная погонному весу элементов).

Диалоговое окно Добавить собственный вес
Рис.12. Диалоговое окно Добавить собственный вес.

  Выделите элементы № 7, 8 и 9.
  После этого вызовите диалоговое окно Задание нагрузок из меню Нагрузки * Нагрузка на узлы и элементы (кнопка на панели инструментов).
  В этом окне активизируйте закладку Нагрузки на стержни.
  Затем радио-кнопками укажите систему координат Глобальная, направление – вдоль оси Z.
  Щелчком по кнопке равномерно распределенной нагрузки вызовите диалоговое окно Параметры местной нагрузки.
  В этом окне задайте интенсивность нагрузки р = 2.0 тс/м.
  Щелкните по кнопке Подтвердить.
  После этого в диалоговом окне Задание нагрузок щелкните по кнопке – Применить.
  Выполните пункт меню Выбор * Отметка узлов (кнопка на панели инструментов).
  Выделите узлы опирания фермы на колонну № 9 и 10.
  В диалоговом окне Задание нагрузок активизируйте закладку Нагрузки в узлах (по умолчанию указана система координат Глобальная, направление – вдоль оси Z).
  Щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызовите диалоговое окно Параметры нагрузки.
  В этом окне задайте величину нагрузки P = 12 тс.
  Щелкните по кнопке Подтвердить.
  После этого в диалоговом окне Задание нагрузок щелкните по кнопке – Применить.
  Выделите узлы верхнего пояса № 13 – 17 и задайте на эти узлы сосредоточенную силу величиной P = 24 тс аналогично описанным выше операциям.
  Формирование загружения № 2
  Смените номер текущего загружения, вызвав диалоговое окно Активное загружение с помощью меню Нагрузки * Выбор загружения (кнопка на панели инструментов).
  В этом диалоговом окне задайте номер загружения 2.
  Щелкните по кнопке – Применить.
  Выделите элементы № 7, 8, 9 и задайте на эти элементы равномерно распределенную нагрузку интенсивностью р = 2 тс/м аналогично первому загружению.
  Выделите узлы № 9 и 10, задайте на эти узлы сосредоточенную силу величиной P = 2 тс аналогично первому загружению.
  Выделите узлы № 13 – 17 и аналогично первому загружению задайте на них сосредоточенную силу величиной P = 4 тс.
  Формирование загружения № 3
  Смените номер текущего загружения, вызвав диалоговое окно Активное загружение с помощью меню Нагрузки * Выбор загружения (кнопка на панели инструментов).
  В этом диалоговом окне задайте номер загружения 3.
  Щелкните по кнопке – Применить.
  Выделите узлы № 5 и 10, задайте на них сосредоточенную силу вдоль глобальной оси X величиной P = -1.5 тс аналогично первому загружению.
  Выделите узел № 9 и задайте на этот узел силу вдоль глобальной оси X величиной
P = -2 тс.
  Выделите узел № 8 и задайте на него силу вдоль глобальной оси X величиной P = -1.125 тс.
  Формирование загружения № 4
  Смените номер текущего загружения на 4.
  Задание узловой гармонической нагрузки
  Выделите узел № 6.
  В диалоговом окне Задание нагрузок, щелчком по кнопке гармонической нагрузки, вызовите диалоговое окно Гармоническая нагрузка в узле (рис.13.).
  В этом окне задайте следующие параметры:
  Дополнительная масса в узле – 2 тс;
  Направление нагрузки – X;
  Закон действия нагрузки – cos;
  Амплитуда воздействия – 0.1 тс.
  Подтвердите введенную информацию щелчком по кнопке Подтвердить.
  После этого в диалоговом окне Задание нагрузок щелкните по кнопке – Применить.

 Диалоговое окно Гармоническая нагрузка в узле
Рис.13. Диалоговое окно Гармоническая нагрузка в узле.

  Задание характеристик для расчета рамы на динамические воздействия

  Этап 7. Формирование таблицы учета статических загружений

  Формирование таблицы учета статических загружений для гармонического воздействия
  С помощью меню Нагрузки * Динамика * Учет статических загружений вызовите диалоговое окно Формирование динамических загружений из статических (рис.14).

 Диалоговое окно Формирование динамических загружений из статических
Рис.14. Диалоговое окно Формирование динамических загружений из статических.

  Для формирования первой строки сводной таблицы, в этом окне задайте следующие параметры:
  № динамического загружения – 4;
  № соответствующего статического загружения – 1;
  Коэф. преобразования – 0.9.
  Далее щелкните по кнопке Подтвердить.
  Для формирования второй строки сводной таблицы, в этом же окне задайте следующие параметры:
  № динамического загружения – 4;
  № соответствующего статического загружения – 2;
  Коэф. преобразования – 0.8.
  Щелкните по кнопке Подтвердить. 
  Формирование таблицы учета статических загружений для сейсмического воздействия
  Для формирования третьей строки сводной таблицы, в диалоговом окне Формирование динамических загружений из статических задайте следующие параметры:
  № динамического загружения – 5;
  № соответствующего статического загружения – 1;
  Коэф. преобразования – 0.9.
  Далее щелкните по кнопке Подтвердить.
  Для формирования четвертой строки сводной таблицы, в этом же окне задайте следующие параметры:
  № динамического загружения – 5;
  № соответствующего статического загружения – 2;
  Коэф. преобразования – 0.8.
  Закончив, щелкните по кнопкам Подтвердить и Закрыть.

  Формирование таблицы динамических загружений из статических производится для учета указанных статических загружений как загружения массами при расчете динамики.

  Этап 8. Формирование таблицы динамических загружений

  Задание данных для четвертого загружения.
  Из меню Нагрузки * Динамика * Таблица динамических загружений (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Задание характеристик для расчета на динамические воздействия (рис.15).

 Диалоговое окно Задание характеристик для расчета на динамические воздействия
Рис.15. Диалоговое окно Задание характеристик для расчета на динамические воздействия.

  В этом окне задайте следующие параметры:
  № загружения – 4;
  Наименование воздействия – Гармоническое зональное (28);
  Количество учитываемых форм колебаний – 10.
  Затем щелкните по кнопке Параметры.
  В диалоговом окне Параметры расчета на гармоническое воздействие (рис.16) задайте следующие параметры:
- коэффициент неупругого сопротивления – К = 0.025 (прокатная сталь);
- вынужденная частота внешнего воздействия – 6.5 рад/сек;
- погрешность в определении частоты – 15%.
  Подтвердите введенные данные щелчком по кнопке Подтвердить.

Диалоговое окно Параметры расчета на гармоническое воздействие
Рис.16. Диалоговое окно Параметры расчета на гармоническое воздействие.

  Задание данных для пятого загружения.
  В диалоговом окне Задание характеристик для расчета на динамические воздействия (рис.15) задайте:
  № загружения – 5;
  Наименование воздействия – Сейсмическое 01.01.2000 (35);
  Количество учитываемых форм колебаний – 5.
  Затем щелкните по кнопке Параметры.
  В диалоговом окне Параметры расчета на сейсмические воздействия (рис.17) задайте следующие параметры:
- направляющие косинусы равнодействующей сейсмического воздействия в общей системе координат – CX = 1.
- остальные параметры принимаются по умолчанию.
  Подтвердите ввод данных щелчком по кнопке Подтвердить.

Диалоговое окно Параметры расчета на сейсмические воздействия
Рис.17. Диалоговое окно Параметры расчета на сейсмические воздействия.

  В диалоговом окне Задание характеристик для расчета на динамические воздействия щелкните по кнопке Закрыть.

  Этап 9. Задание расчетных сечений элементов ригелей

  Выделите горизонтальные элементы № 7 – 9.
  С помощью меню Схема * Расчетные сечения стержней (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Расчетные сечения (рис.18.).
  В этом окне задайте количество расчетных сечений N = 5.
  Щелкните по кнопке – Применить (для того чтобы выполнить расчет по второй группе предельных состояний, нужно задать не менее трех расчетных сечений).

 Диалоговое окно Расчетные сечения
Рис.18. Диалоговое окно Расчетные сечения.

  Этап 10. Статический расчет рамы

  Запустите задачу на расчет с помощью меню Режим * Выполнить расчет (кнопка на панели инструментов).

  Этап 11. Просмотр и анализ результатов расчета

  После расчета задачи, переход в режим результатов расчета осуществляется с помощью меню Режим * Результаты расчета (кнопка на панели инструментов).
  В режиме просмотра результатов расчета по умолчанию расчетная схема отображается с учетом перемещений узлов (рис.19). Для отображения схемы без учета перемещений узлов выполните пункт меню Схема * Исходная схема (кнопка на панели инструментов).

Расчетная схема с учетом перемещений узлов
Рис.19. Расчетная схема с учетом перемещений узлов.

  Вывод на экран эпюр внутренних усилий
  Выведите на экран эпюру MY (рис.20) с помощью меню Усилия * Эпюры * Эпюры изгибающих моментов (MY) (кнопки , а затем на панели инструментов).

  Эпюры изгибающих моментов MY
Рис.20. Эпюры изгибающих моментов MY.

  Для вывода эпюры N, выполните пункт меню Усилия * Эпюры * Эпюры продольных сил (N) (кнопка на панели инструментов).
  Вывод форм колебаний конструкции
  На панели инструментов Загружения
 
смените номер загружения на 4 и щелкните по кнопке – Подтвердить выбор.
  Выведите первую форму колебаний с помощью меню Схема * Форма колебаний (кнопка на панели инструментов).
  Для вывода третьей формы колебаний пятого загружения на панели инструментов Загружения
 
смените номер загружения на 5, номер формы на 3 и щелкните по кнопке –   Подтвердить выбор.
  Просмотр анимации третьей формы колебаний пятого загружения
  Выполнив пункт меню Вид * Пространственная модель (3D-графика), перейдите в режим пространственной модели.
  Для просмотра анимации третьей формы колебаний пятого загружения, выполните пункт меню Опции * Флаги рисования * Показать анимацию колебаний (кнопка на панели инструментов).
  Для возврата в режим визуализации результатов расчета, выполните пункт меню Вид * Конечноэлементная модель или закройте окно пространственной модели.
  Формирование и просмотр таблиц результатов расчета
  Для вывода на экран таблицы со значениями периодов колебаний, выполните пункт меню Окно * Стандартные таблицы.

Диалоговое окно Стандартные таблицы
Рис.21. Диалоговое окно Стандартные таблицы.

  В появившемся диалоговом окне Стандартные таблицы (рис.21) выделите строку Периоды колебаний.
  Щелкните по кнопке Создать (для создания таблиц в формате HTML нужно установить флажок HTML-формат).
  Для того чтобы закрыть таблицу, выполните пункт меню Файл * Закрыть.

Диалоговое окно Выбор загружений
Рис.22. Диалоговое окно Выбор загружений.

  Для вывода на экран таблицы со значениями распределения весов масс в узлах расчетной схемы, выполните пункт меню Окно * Стандартные таблицы.

Удачи!


  Если Вам что-либо не понятно из представленного материала или возник какой-либо вопрос по ПК "ЛИРА" пишите сюда, либо по форме расположенной ниже. Мы обязательно ответим в течение суток.

  Просмотреть подробное описание программы "ЛИРА 9.6" и других программ для расчёта каркаса здания можно пройдя по ссылке.

  Приобрести последнюю версию программы "ЛИРА 9.6" можно здесь.



 

Баннер 468x60