Рассматриваемый в этой статье, программа дом SCAD Office, предназначен для помощи проектировщикам при строительстве зданий, а также при изготовлении любой конструкции на стадии проектирования, где осуществляется масса расчетов. Одним из самых ответственных действий является правильное раскрытие статической неопределимости и определение усилий в элементах конструкций.
Общее о SCAD Office
В любых расчетных программах в их основу заложены определенные алгоритмы и методы, имеющие свои допущения с целью упрощения расчета. Так, например, не могут быть узлы конструкций строго шарнирными, либо жесткими, эта модель, с помощью которой разработчик программы, а затем и проектировщик, добиваются определенных результатов.
Такая же схема и в программном комплексе. Здания разбиваются на элементы, представляющие собой линии, которым в последующем может быть задана жесткость, определяемая по таким параметрам как плотность материала и геометрические размеры.
В реальном строительстве такими элементами могут служить колонны, части стен, на которые с вышележащих этажей собирается нагрузка, а также ригели. При задании расчетной схемы в программе таких элементов может быть огромное количество. Эти элементы, ориентированные в разном пространственном положении, непременно будут сходится в некой точке, которая называется узлом.
Вообще, у любого одиночного элемента всегда будет два узла — начальный и конечный.
Для того чтобы задать в программном комплексе даже не самую сложную модель здания, будет достаточно узлов и элементов.
Следующим этапом создание схемы будет установка связей, которые будут препятствовать превращению расчетной схемы в механизм. В каждом узле можно ограничить перемещение в каком либо направлении, то есть наложить связь, также можно ограничить и поворот вокруг осей.
В некоторых элементах конструкций, например в железобетонных раскосных фермах, по мимо вышеперечисленных инструментов может также пригодиться установка шарниров по верхнему поясу.
Дело в том, что в зависимости от выбранного типа схемы, комплекс моделирует установку одних стержней к другим через узлы без их разрыва, то есть такая ферма будет пониматься программой как статически неопределимая (на самом деле такая конструкция статически определима).
Необходимость установки шарниров возникает именно тогда, когда на ферму действует внеузловая нагрузка (в реальности в стержневых системах это не желательно), например когда шаг панели фермы составляет 3 метра, а ширина плиты всего полтора метра.
Если установить шарниры по краям панели верхнего пояса, внеузловая нагрузка даст треугольную эпюру моментов одного знака, поэтому такая конструкция будет считаться правильно заданной. Следующим действием на пути к получению усилий будет задание жесткостей элементам, то есть назначение их геометрических размеров и плотности.
Также на этом этапе задается материал.
По умолчанию в данном комплексе предусмотрено два материала со всеми необходимыми характеристиками — это железобетон и сталь.
После задания параметров можно посмотреть, как будет выглядеть получившаяся схема через функции презентационные графики.
Стоит сказать, что при таком просмотре умышленно не показывается способ сопряжения элементов, для чего на получение видео оставлены зазоры.
После того, как необходимая схема задана, можно приступать к сбору нагрузок, т.е. заданию значений нагрузок, действующих на конструкции.
Виды нагрузок
Видов таких нагрузок достаточно много:
- Это и узловые нагрузки, которые преимущественно действуют именно в узлы фермы;
- Нагрузка на стержни, действующие между узлами элемента;
- Нагрузки на пластины;
- и т.д.
Для задания последних необходимо создать пластины.
Нагрузки задаются во вкладке «загружение» программного комплекса. Предполагается что возможно три варианта их использования:
- Это одиночное загружение, например, ветровая или снеговая нагрузка;
- Комбинации загружений, например, при одновременном воздействии ветра и нагрузок от перегородок;
- Расчетные сочетания усилий.
Отличие в использовании последних двух вариантов заключаются в наличии коэффициентов сочетания по нагрузке. Комбинации используются без таких коэффициентов.
После задания нагрузок, а также детального рассмотрения всевозможных вариантов загружения (при котором несколько нагрузок могут действовать на конструкцию одновременно), производится расчет заданной схемы.
По его итогам программа выдает усилия необходимые проектировщику.
Если необходимо задать нагрузки на пластины, то нужно их сначала сформировать. Для этого необходимо выделить контур, образуемый отдельными стержнями и разбить его на маленькие квадратные пластинки.
Величина стороны таких пластинок называется шагом триангуляции и задается в настройках схемы.
После разбивки общее количество элементов в схеме увеличится, также появится возможность задания нагрузок на пластины.
Очень удобно задавать нагрузку именно на пластины при расчете гражданских зданий с перекрытиями из монолитного железобетона, так как в этом случаи нет необходимости выделять каждый стержень (моделирующий главную балку), а достаточно просто выделить сразу весь контур.
В этом случае нагрузка по краям пластин будет уменьшена в два раза автоматически (с учетом изменения грузовой площади).
Если по результатам расчета пластин необходимо подобрать арматуру, то для этих целей можно применить два способа. Эти способы начинаются с подбора групп армирования. В группу может входить любое количество элементов, удобное проектировщику. Способы выполняются через модуль армирования «бетон».
После назначения положения арматуры в сечении, коэффициентов расчетной длины, а также самого типа модуля армирования можно подбирать арматуру.
- Первый вариант просмотра результатов располагается в самом модуле армирования на одноименной кнопки;
- Что касается второго варианта, он более информативен, ведь при его выборе дается схема расположения арматуры в сечении с указанием процентов армирования, а также варианты армирования (т.е. симметричное, либо несимметричное).
Чтобы его отобразить необходимо зайти в постпроцессор программы который расположен во вкладке «графический анализ», а затем нажать отображение арматуры.
После этих действий при нажатии на кнопку информации об элементе станет доступной кнопка «арматура». Кликнув по ней можно увидеть наглядное изображение армирования.
Функция подбора арматуры может оказаться очень полезной для проверки своих расчетов, однако вычислительный комплекс имеет возможность подбирать профили из металла, а также проверять все их характеристики по критериям предельных состояний двух групп.
Для подбора профилей из металлопроката и последующей проверки потребуется создать в «постпроцессоре» группы элементов, указав в диалоговом окне все основные характеристики групп. Прежде всего, это предельная гибкость, а также коэффициент расчетной длины, необходима информация и о марке стали.
Далее выбираем пункт «проверка сечения из металлопроката». В выпадающем списке нам понадобится кнопка «подбор сечений», с помощью которой по заданным нагрузкам система подберет наименьшее сечение, удовлетворяющее группам предельных состояний, а также кнопка «расчет».
После нажатия последней система выполнит проверку по первой и второй группе предельных состояний как в плоскости элемента, так и из плоскости.
Объединение узлов
Если проектировщику потребуется рассчитать стандартные рамы, либо фермы, то для экономии времени можно сгенерировать прототипы имеющихся в базе конструкций.
Очень полезной является функция сборки одной пространственной расчетной схемы из двух подсхем. Вместо того, чтобы вводить узлы вручную по координатам, можно создавать маленькие простые схемы. Собирая их одну за другой в более крупные и сложные схемы.
Для этого необходимо объединить схемы по трем узлам.
От проектировщика потребуется выделить по три узла на каждой подсхеме. Выделенные узлы будут отмечены цветом для удобства сборки.
Правда стоит оговорится, что для корректной работы программы не стоит задавать нагрузки на схему до ее сборки.
Как видно из многочисленного описания функций программа дом SCAD Office, ее возможности достаточно широкие. Количество элементов в расчетной схеме победит желание проектировщика считать в ручную, что позволит увеличить скорость проектирования конструкций, а использование систем автоматизированного проектирования существенно повысит производительность труда.