Текущий материал — продолжение серии статей об основах моделирования геометрии и расчет мачты в SCAD, в котором качестве примера рассматривалась разработка секции. В статье описано то, как производить создание загружений в SCAD от внешних воздействий.
На любую конструкцию со стороны окружающий среды воздействует целый комплекс воздействий. Для башен и мачт основополагающей является ветер. Не стоит игнорировать так же и остальные воздействия, их все можно задать в SCAD.
Создание отдельных загружений в SCAD
Создание нагружения от собственного веса в SCAD
В SCAD реализован механизм автоматического сбора и приложения нагрузок от собственного веса. В ленте инструментов есть кнопка «Собственный вес» (рис. 1), после нажатия которой нужно задать коэффициент включения собственного веса, после чего нажать «ОК» (рис. 2).
Сохранение загружений производится по нажатию кнопки «Сохранить/Добавить загружение» (рис. 3). В новом окне нужно указать тип загружения и его название, после чего нажать «Записать как новое».
Расчетная схема с приложенными нагрузками на рис. 5.
Создание ветровых нагрузок на мачту в SCAD
Как известно, сумма ветрового воздействия состоит из статической и динамической (пульсационной) частей. Чтобы собрать статику, необходимо пользоваться руководством из СП, выдержка из которого представлена в этой статье.
Более практичная методика сбора и приложения статического ветра представлена в этой статье. Согласно ей, в пределах каждой секции собрано суммарное ветровое усилие и приложено к центру поясов.
После того, как собраны усилия на каждую секцию и приложены, расчетная схема будет иметь вид, см. рис. 6.
Создание гололедных нагрузок на мачту
Расчет мачты в SCAD нельзя проводить без учета гололедных нагрузок. Они высчитываются наиболее удобно через таблицы Excel. Согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» учитывается длина и сечение составных элементов мачты. Подробнее о сборе гололедных нагрузках расписано в отдельной статье.
После того, как на каждую секцию были высчитаны значения гололедных нагрузок, следует в SCAD в новом загружении в пределах каждой секции посередине задавать вертикальные узловые нагрузки. Полученный вид приложенных гололедных нагрузок на мачту на рис. 7.
Создание динамических нагрузок в SCAD
Примечательно, что в случае назначения динамических нагрузок, практически не следует ничего считать вручную. Для ветровой пульсации и сейсмики существуют особые настройки в специальных окнах. Подробнее о назначении ветровой пульсации и сейсмики рассказано в отдельных статьях.
Расчет мачты в SCAD и Формирование комбинаций загружений
Формирование сочетаний нагрузок позволит получить в результате искомые значения усилий в элементах и перемещений. Приницип такой, что расчетная программа просчитывает возможные совместные действия внешних усилий на сооружения.
О том, как в SCAD создать комбинации загружений, написана отдельная статья. Пример такой комбинации для рассчитываемой мачты на рис. 8. Однако, в нелинейном расчете этот раздел использоваться не будет, только в линейном.
Формирование РСУ в SCAD
В формировании Расчетных Сочетаний Усилий в SCAD нет ничего сложного. Про РСУ описано в отдельной статье.
РСУ позволяет подобрать и проверить сечение стержней по назначенным жесткостям и материалам. Пример оформления РСУ для текущего расчета мачты см. на рис. 9. Однако, в нелинейном расчете этот раздел использоваться не будет, только в линейном.
Проверка общей устойчивости системы в SCAD
Расчет мачты в SCAD требует обязательную проверку устойчивости системы. Настройка проверки общей устойчивости системы в SCAD осуществялется в отдельном окне. Для мачт коэффициент устойчивости должен быть не меньше 1.5, для запаса можно учитывать 2, поэтому его и ставим (см. рис. 10). При нелинейном расчете будут использоваться только такие загружение, которые при нелинейном расчете отмечены галочками, см. ниже.
В текущей версии на момент написания статьи, может возникать ошибка при определении устойчивости, подробнее в этой статье.
Расчет мачты в SCAD в нелинейной постановке
Для расчета мачты требуется проведение нелинейного расчета. На сайте есть отдельная статья о том, как ее задать. Требуется он для того, что ванты не считаются в линейной постановке, так как в этом случае оттяжки будут рассчитываться как обычные стержни.
Наличие возможности просчета динамики после нелинейной задачи является достоинством SCAD, так как автоматически создается линеаризованная схема.
Для текущей мачты пример оформления окна настроек нелинейного загружения на рис. 11.
Теперь можно делать расчет.