Построение расчетной схемы башни в ПК "ЛИРА-САПР" - BuildSam Построение расчетной схемы башни в ПК "ЛИРА-САПР" - BuildSam

Построение расчетной схемы башни в ПК «ЛИРА-САПР»

В нынешнее время на рынке представлено множество программ для расчета строительных конструкций по МКЭ. Одним из лидеров на отечественном рынке является ПК «Лира-САПР». Научиться работе в этой программе несложно, но как и любой расчет, все начинается с такого важного этапа, как построение расчетной схемы на примере башни.

Чтобы начать работу, требуется создать новый проект. Открываем программу, нажимаем на кнопку (рис. 1) в левом верхнем углу экрана. Выбрать пункты «Новый» — «Пятый признак схемы». Пятый признак обозначает то, что имеется 6 степеней свободы для полноценной задачи трехмерной геометрической схемы.

Проектирование начинается с обозначения по паре точек одной грани башни: на отметке 0.000 и на наивысшей высотной отметке. Чтобы создать точку, нужно на вкладке «Создание и редактирование» в панели «Создание» выбрать кнопку «Добавить узел» (рис. 2), в нашем случае – «По координатам». После нажатия этой кнопки, программа предложит вам ввести координаты узлов (рис. 3). Рекомендуется начинать строить схему «снизу-вверх».

В нашем случае, сечение башни квадратное в плане со стороной, равной 4.5 м. Поэтому ставим 2 точки относительно осевого центра симметрии с координатами (-2.25; -2.25;0) и (2.25; -2.25;0). Следует обратить внимание, что нецелые числа разделяются точкой, а не запятой.  Повторить процедуру для верхней пары точек и места перелома поясов.

После задания 6 основных узлов, необходимо их связать стержнями. Для этого нужно нажать на кнопку «добавить элемент» — «добавить стержень» и нажать на начальную точку, затем на конечную, не удерживая при этом кнопку мыши. Рекомендуется стержни задавать однообразным способом, то есть по возможности в одном направлении (например, снизу-вверх). Должно получиться так, как изображено на рис. 5.

После завершения создания стержней, можно заметить, что башня уже состоит из пирамидальной (нижней) и призматической (верхней) частей, состоящих из 6 и 4 одинаковых участков соответственно. Поэтому следующим шагом будет разбиение поясов башни на равные части. Чтобы это выполнить, необходимо выделить сначала пару нижних поясов, во вкладке «Создание и редактирование» в панели «Создание» выбрать кнопку «Разделить на N равных частей» (рис. 4).

В открывшемся окне указать на сколько частей поделить и нажать галочку. Далее необходимо соединить противоположные свежеполученные узлы стержнями так, чтобы получилось, как на рисунке 6.

Следующий шаг – создание крестовой решетки раскосов. Следует обратить внимание, что между участками С1 и С2 раскосы пересекаются в середине распорки. Следовательно, вышеописанным методом ее требуется разделить на 2 равные части.

Следует так же заострить внимание на том факте, что не рекомендуется создание промежуточного узла при пересечении раскосов, так как это в дальнейшем будет слегка искажать представленную схему. Реальные расчетные длины раскреплений в таком случае будут учитываться коэффициентами. В конечном счете должна получиться следующая схема разрабатываемой одной грани (рис. 8).

Чтобы задать связи, обозначающих закрепление опор башни к фундаменту, нужно выделить опорные узлы и нажать на кнопку «Связи» в панели «жесткости и связи» (рис. 9).  Ограничить передвижение следует линейно, то есть вдоль всех осяй, а именно: оX, оY, оZ (рис. 10).

Разрабатываемая башня – пространственная стальная решетчатая конструкция, состоящая из граней-ферм, поэтому узлы соединений конструкции принимаем шарнирные (хотя по факту они являются жесткими). Погрешность данного метода расчета минимальна. Чтобы учесть этот фактор в расчетной схеме, нужно действовать, комбинируя, 2 способа задания:

  1. Назначение элементам решетки (в т.ч. распоркам и элементам шпренгелей) башни специального типа конечного элемента – КЭ 4 «КЭ пространственной фермы», который назначает стержням тип работы напряженно-деформированного состояния: растяжение-сжатие.
  2. Поясам следует указать тип конечного элемента КЭ 10 «Универсальный пространственный стержневой КЭ», допускающий так же еще и изгиб.

Для начала выделим элементы решетки, не разбитых промежуточными узлами (рис. 11).

После выделения сверху в ленте появляется специальная вкладка (рис. 12), отвечающая за характеристики выделенных элементов, в которой следует нажать кнопку «Смена типа КЭ» (рис. 13).

Для тех элементов решетки башни, имеющих промежуточный узел, следует вручную задать шарниры на их концах. Особое внимание следует обратить на то, что назначение шарниров происходит согласно направлению местных осей стержня.

Чтобы посмотреть направление осей элементов, следует зайти в меню «Флаги рисования», щелкнув по кнопке (рис. 14). Далее выставить галочку напротив  значка «Местные оси стержней» (рис. 15). После нажатия можно наблюдать местные оси каждого элемента, у которых вдоль их длины направлена ось Х, важно запомнить  их направление, для дальнейшего назначения шарниров. Направление соответствует правилу: начальная точка стержня – отправная для оси.

Выбираем необходимые стержни и  в новой вкладке «Стержни» сверху в панели инструментов выбираем кнопку «Шарниры» (рис. 16). В новом окне отметить галочками необходимые моменты Uy, Uz с начальным значением, равным нулю, т.е. назначаются идеальные шарниры. В результате должно получиться так, как на рис. 17.

Следующим этапом является назначение стержням жесткости, путем выбора нужного сечения из доступного списка профилей. Чтобы это сделать, необходимо выбрать те элементы, которые будут иметь одинаковое сечение. После нажать кнопку «Жесткости и материалы» (рис. 18).

В появившемся окне нажать кнопку «Добавить», в новом окне выбрать все интересующие данные (рис. 19). Для  назначения нажать галочку для применения выбора. Последовательно заполняются все остальные элементы.

После назначения жесткостей элементам башни, следует дополнить расчетную схему не хватающими 3 гранями. Для этого нужно выделить ВСЕ элементы существующей грани и скопировать вокруг оси симметрии 3 раза под углом 90 градусов при помощи функции «Копирование поворотом» (рис. 20 и 21). При этом, координаты базового узла, относительно которого вращается грань, находятся в нуле.

После копирования обязательно выполнить упаковку схемы для того, чтобы исключить повторяющиеся предметы и осуществить сшивку схемы. Делается это с помощью кнопки «Упаковка» (рис. 22) и последующим нажатием на галочку «Применить».

Затем остается добавить диафрагму через каждые 2 участка с указанием их жесткостных характеристик. Полученный вид башни представлен на рис. 23.

Таким образом состоит основное геометрическое построение расчетной схемы башни в Лире. Следующим этапом является определение и назначение нагрузок.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.