Предшествующим этапом разработки конструкторской документации на башню или мачту (в частности) всегда предшествует расчет конструкции. Разработка расчетной схемы должна максимально достоверно отображать поведение конструкции в конкретных природных условиях, как правило, изначально изложенных в техническом задании. В текущей серии статей пойдет речь о возможностях создания расчетной схемы, чтобы осуществить расчет мачты в SCAD. Это первая часть серии статей о том, как построить полную расчетную схему мачты в SCAD и посчитать ее.
Начало работы в SCAD
Поверхностно этот вопрос был затронут в более краткой аналогичной статье, но посвященной ЛИРА-САПР. В текущей серии статей, как видно, используется иная расчетная программа.
Прежде чем вводить составные элементы расчетной схемы, такие как узлы или стержни, следует определиться с тем, как будущая конструкция вообще будет выглядить. После этапа примерных набросков (или анализа готового образа), уже можно приступать к вводу элементов в SCAD.
Чтобы создать новый проект, следует после запуска SCAD Office, нажать на кнопку «Новый проект» в ленте параметров программы (рис. 1).
После активации вышеобозначенной кнопки, появится окно (рис. 2), в котором следует указать некоторые базовые условия, от которых напрямую зависит дальнейшее проектирование расчетной схемы.
В нем необходимо задать:
- Наименования будущего объекта, включающее так же наименование проектной организации (можно не указывать);
- Единицы измерения, которые можно изменить для удобства ввода и анализа нагрузок и внутренних силовых факторов, кому как удобно (например, силы в кН или т);
- Нормы проектирования, для России нужно выбрать актуальные Своды Правил.
- Коэффициент надежности по ответственности, который назначается, исходя из требований заказчика или по ГОСТ 27751-2014.
- Тип схемы, как правило, для пространственных расчетных схем используется именно 5 признак (включен по умолчанию).
После утверждения окна настроек нового проекта, SCAD предложит сохранить файл расчетной схемы в удобное для пользователя место. В появившемся перечне окна управления проектом следует выбрать папку «Расчетная схема», чтобы приступить к вводу геометрии. Можно начать создавать расчет мачты в SCAD.
Создание узлов в SCAD
Создание любой расчетной схемы начинается с установки узлов в пространстве. Стоит напомнить, что расчетная схема — идеализированная и максимально упрощенное видение проектируемой конструкции, максимально достоверно отражающая работу несущих конструкций здания или сооружения. В частности, у мачт и башен основными элементами построения схемы являются узлы и стержни.
Для того, чтобы ввести узел, необходимо выбрать на панели инструментов вкладку «Узлы и Элементы» — кнопка «Узлы», которая раскрывает подсписок — «Ввод Узлов» (рис. 3). В предложенном окне необходимо ввести координаты расположения узла в пространстве, с учетом направления осей, которые отображены в левом нижнем углу рабочего поля SCAD (рис. 4). Стоит обратить внимание, что расстояния между поясами надо задавать с учетом смещения из-за центра масс этих уголков.
Иными словами, габаритные размеры секции от внешней грани полки уголка до второй такой же грани — 400 мм, при учете, что эти уголки 50х5, а у них Х0 (по ГОСТ 8509-93) равняется 14,2 мм, то расстояние между смежными узлами должно быть 370 мм (округлено). Наглядный пример на рис. 5, где 14,2 мм показано Х, а общий габарит 400 мм — Y.
Остается создать другие граничные узлы, между которыми будут протянуты стержни. В случае проектирования в рамках одной секции мачты — узлы ее вершины. Удобнее всего будет это сделать, скопировав уже установленные узлы на расстояние высоты секции, предварительно их выделив. Для этого существует специальный инструмент — «Ввод узлов на заданном расстоянии от отмеченных» (рис. 6). В появившемся окне (рис. 7) необходимо выбрать нужное перемещение точек по вертикали, а именно дельта Z, на 2.4 м (высота секции мачты, стык поясов).
Создание стержней в SCAD
Создание поясов секции секции мачты в SCAD
Для того, чтобы построить в текущей расчетной схеме пояса, нужно соединить вертикальными стержнями созданные граничные узлы одной секции мачты. Для этого нужно во вкладке «Узлы и Элементы» перейти в подленту «Элементы» и активировать кнопку «Добавление стержней» (рис. 8).
В новом окне можно сразу же задать жесткость стержням, как было указано выше, применяется уголок 50х5. Поэтому в окне (рис. 9) ставится галочка напротив «Жесткость», и, щелкая на значок вопроса, выбирается нужный профиль.
Соединяются последовательно узлы снизу вверх (в одном направлении), чтобы локальные оси элементов были сонаправлены. Полученные пояса секции на рис. 10. Однако, если включить отображение сечений элементов с помощью кнопки «Удаление линий невидимого контура» (рис. 11), нажав по ней правой кнопкой и отметив галочку напротив «Показывать профиль стержней» (рис. 12) и активировав кнопку, то можно заметить, что три из четырех стержней необходимо прокрутить вокруг своей оси, чтобы стержни заняли правильную геометрическую позицию (рис. 13).
Чтобы это исправить, нужно поочередно выделять нужные стержни с помощью кнопки «Информация об элементе», затем выбрать пункт «Местные оси» и прокрутив на нужный угол (рис. 14). Конечный вид на рис. 15.
Создание распорок секции мачты в SCAD
В текущий расчет мачты в SCAD необходимо в секцию добавить два уровня распорок: снизу и сверху. Чтобы их отразить в расчетной схеме, нужно создать узлы в существующих стержнях-поясах на определенном расстоянии от их начальных точек. Это можно выполнить с помощью инструмента «Разбивка стержня» (рис. 16), предварительно выделив эти стержни. В новом открытом окне выбрать «На заданном расстоянии» (рис. 17) и указать значение. В нашем случае:
- нижняя распорка состоит из уголка 32х4, отступ от крайних точек — примерно 0.05 м.
- верхняя распорка -состоит из уголка 50х5, отступ от крайних точек — примерно 0,045 м.
После создания узлов, соединяем их стержнями с вышеуказанными жесткостями. Полученный результат на рис. 18 с уже повернутыми местными осями.
Установка раскосов секции мачты в SCAD
Согласно исходной документации, ось раскосов секции мачты пересекается с осью поясов в нижних уже существующих узлах, а пересечения верхних раскосов с поясами ниже распорок на 0.07 м. Соответственно, аналогично прошлой главе создать новые узлы.
В грани секции находится 8 раскосов, соответственно необходимо разбить пояса на 8 одинаковых участков. Сделать это можно с помощью той же разбивки стержня, только выбрав «На N равных участков» (рис. 19).
Полученные узлы соединить стержнями, чтобы получилась треугольная решетка, как на рис. 20.
Установка диафрагмы в секцию мачты в SCAD
Диафрагма в текущей мачте представляет из себя вписанный правильный квадрат в сечение секции, повернутый на 45 градусов вокруг оси Z. Состоит из уголков 25х4. Чтобы их поставить, нужно верхние распорки поделить пополам с помощью разбиения стержня. Общий вид полученной диафрагмы представлен на рис. 21.
Продолжение материала «Расчет мачты в SCAD» по следующим ссылкам: