Как задать пульсацию ветра в SCAD Office?

Ветровая нагрузка является основополагающей для пространственных решетчатых конструкций, а так же и некоторых прочих. Такое природное явление обладает свойством пульсации, которое означает, что эта нагрузка крайне непостоянна в течении времени. За счет ее ослабления и усиления в краткий промежуток времени в конструкциях могут возникать колебания. Как задать пульсацию ветра в SCAD Office?

Шаг первый. Определение статической составляющей.

Согласно требованиям актуальных российских норм, а именно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», полное влияние ветра состоит из двух составляющих: статической и пульсационной частей. В нормах представлен подробный алгоритм подсчета ветра на конструкцию.

Если со сбором статической части все несложно (требуется лишь хорошо составленная таблица в Экселе с формулами из СП), то с пульсационной частью можно обойтись без ручного расчета. Современные программные комплексы, такие как SCAD и ЛИРА-САПР с успехом позволяют осуществлять такого рода динамические расчеты, причем даже применяя нелинейную постановку задачи, путем ее автоматической линеаризации. В принципе, механизм задания ветровой пульсации в обоих программных комплексах идентичен.

Пример таблицы, по которой можно осуществлять сбор нагрузок, представлен на рис. 1.

Шаг второй. Задание пульсации ветра в SCAD.

После того, как статическая часть воздействия задана и приложена, то на панели инструментов над рабочим полем следует перейти во вкладку «Загружения» (рис. 2) и убедиться, что текущим не назначено никакое иное загружение. После нужно на этой же вкладке отыскать кнопку «Динамические загружения» — «Создание нового загружения», чтобы открыть окно назначения и задать пульсацию ветра в SCAD.

В появившемся окне требуется выбрать следующие параметры: вид воздействия: ветровые воздействия, имя воздействия: пульсации ветра.

Следующий шаг в этом окне — активация галочки у пункта «преобразование статических нагрузок в массы». Для ветровой пульсации коэффициенты преобразования должны соответствовать коэффициентам основного сочетания согласно норм, по которым идет расчет. В частности, основное сочетание п.6.1 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» принимается с коэффициентами согласно п.6.3 и п.6.4.

Для каждого из типа нагрузок задаются соответствующие коэффициенты пересчета:

• Постоянные — 1.
• Длительные — 1, 0.95.
• Кратковременные — 1; 0.9; 0.7.

Стоит учитывать, что преобразуются только те нагрузки, которые не имеют длительную часть, например, статическое ветровое загружение добавлять не надо, а гололед надо. На рис. 3. представлен общий вид окна настроек. Так же есть возможность выбора метода определения собственных форм и колебаний:

• Итерации подпространств.
• Ланцоша.
• Наискорейшего спуска.

Если выбрать метод Ланцоша, то можно указать предельную частоту, которая указана в СП, например, для 3 ветрового — 3.8 Гц. Достигнув этой частоты, поиск форм прекратится автоматически. В иных методах придется вручную ограничивать число форм конкретным числом, при этом отслеживая в модальном анализе, что все частоты дошли до вышеуказанного предела.

Перейдя на вторую вкладку текущего окна, следует продолжить настройку пульсационного воздействия по следующим параметрам.

• Число учитываемых частот колебаний — как уже было отмечено выше, определяется после модального анализа.
• Ветровое статическое воздействие — выбрать соответствующее статическое ветровое загружение.
• Координата нижнего узла расчетной схемы — определяется координата по вертикальной оси Z относительно уровня планировки участка, то есть высота самой нижней точки схемы, на которую действует ветер.
• Поправочный коэффициент равняется единице, если тип местности строго А, В или С. При смешанном типе учитываются локальные нормы.
• Длина и ширина здания по фронту обдуваемой поверхности задается, исходя из геометрических габаритов здания в плане и выбранного направления ветра.
• Тип местности — согласно п. 11.1.6 из СП 20.13330.2016.
• Тип сооружения — исходя из конструкций здания.
• Логарифмический декремент — согласно п. 11.1.10 СП 20.13330.2016.
• Направление ветра — согласно положительному направлению приложения статического ветра.

Общий вид окна настроек представлен на рис. 4.

Шаг третий. Задание комбинаций нагрузок и РСУ

При задании нагрузок в комбинациях загружений, статическую часть включать вместе с пульсации не следует, так как первая уже содержится во второй.

При задании РСУ в дереве проекта ветровые нагрузки со статической часть необходимо оставить неактивными (рис.5). При формировании расчетной схемы с несколькими направлениями ветра, следует устанавливать взаимоисключающую связь между ними. Такое загружение является знакопеременным.

Шаг четвертый. Анализ результатов

Итогом решения вопроса о том, как задать пульсацию ветра в SCAD является анализ полученных результатов. Он производится в режиме «Графический анализ». Во вкладке «Деформации» выполняется по нагрузке:

LS + SD

Амплитуда от статической и динамической нагрузок

Значение суммарной амплитуды в SCAD всегда немного завышено, так как программный комплекс складывает знвчения амплитуд по модулю без учета знака.