Запуск вычислительного комплекса

Для запуска вычислительного комплекса щелкнем на пиктограмме SCAD.

Создание нового проекта

Создадим новый проект выбрав тип схемы 5 – Система общего вида (см. главу 2).

Построение пространственной стержневой модели

Формирование начальной схемы фрагмента рамы

Раскроем вкладку Схема и нажмем на кнопку Генерация прототипа рамы . В появившемся на экране диалоговом окне Выбор конфигурации рамы (рис. 3.29) оставляем установки по умолчанию и нажимаем кнопку ОК.

Рис. 3.29

В диалоговом окне Задание параметров регулярной рамы (рис. 3.30) вводим геометрические параметры начальной схемы (поперечника пространственной рамы): в левой части окна вводим данные о пролетах: Длины пролетов и Количество пролетов, соответственно 6 и 1, а в правой — данные об этажах: Высоты этажей и Количество этажей, соответственно 5 и 1. Выключим режим Автоматическая установка связей и нажмем кнопку ОК.

Рис. 3.30

Отображением на схеме номеров узлов и элементов управляем кнопками Номера узлов и Номера элементов панели Фильтры отображения.

В результате в графическом поле окна программы получаем начальную схему рамы (рис. 3.31).

Рис. 3.31

Далее нужно прибавить к полученной схеме два дополнительных узла 5 и 6, расположенные вне плоскости сформированной рамы и разделить пополам элементы 1 и 2.

Для задания дополнительных узлов во вкладке Узлы и элементы нажимаем кнопку Узлы и в раскрывшемся наборе кнопок нажимаем кнопку Ввод узлов . В диалоговом окне Ввод узлов (рис. 3.32)

Рис. 3.32

задаем координаты дополнительного узла 5(0; 9; 0) и 6(6; 9; 0). После ввода очередных трех координат нажимаем кнопку Добавить. Далее закрываем диалоговое окно кнопкой Закрыть.

Теперь поделим стойки на две равные части. Для этого находясь во вкладке Узлы и элементы нажимаем кнопку Элементы . В раскрывшемся наборе нажимаем кнопку Разбивка стержня . В окне Деление элемента выбираем пункт На N равных участков, задаем параметр N (2) и нажимаем кнопку ОК. Отмечаем курсором на схеме стержни 1 и 2 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

В результате в графическом поле окна программы получаем главную схему фрагмента рамы (рис. 3.33).

Рис. 3.33

С помощью пункта Проект главного меню и подпункта Сохранить проект как... сохраняем созданную главную схему. В окне Сохранение проекта SCAD задаем имя файла, например, Иванов И.И. - Плоская рамаГ (последний символ Г напоминает пользователю о том, что в этом файле будет сохранена главная схема рамы). Завершаем работу с окном нажатием кнопки Сохранить.

Формирование дополнительной подсхемы рамы

Переходим в экран управления проектом (вкладка Управление, кнопка Перейти в экран управления проектом ) и активизируем пункт Расчетная схема раздела дерева проекта ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

Управление передается графическому препроцессору, с помощью которого выполняется построение дополнительной подсхемы заданной пространственной рамы.

Раскрываем вкладку Схема и нажимаем кнопку Генерация прототипа рамы .На вопрос в диалогового окна SCAD отвечаем нажатием кнопки Да. В окне Выбор конфигурации рамы нажимаем кнопку ОК.

В результате этих действий заходим в окно Задание параметров регулярной рамы, где вводим длины пролетов (3) и их количество (3), высоты этажей (2.5) и их количество (2). Далее нажимаем кнопку ОК.

В результате в графическом поле окна программы получаем подсхему рамы (рис. 3.34).

Записываем созданную схему на диск с помощью меню Проект и его подпункта Сохранить проект как.... В окне Сохранение проекта SCAD задаем имя файла, например, Иванов И.И. – Пространственная рамаП,где последний символ П напоминает пользователю, что в этом файле сохраняется подсхема фрагмента рамы. Подтверждаем сохранение нажатием кнопки Сохранить.

Рис. 3.34

Складывание промежуточной расчетной схемы рамы

Во вкладке Управление нажимаем кнопку Открыть существующий проект .

В окне Открытие проекта SCAD выбираем файл содержащий начальную схему (в данном примере Иванов И.И. - Плоская рамаН) и нажимаем кнопку Открыть.

Входим в режим складывания промежуточной расчетной схемы рамы путем перехода во вкладку Схема и нажатия кнопки Режим сборки . Для подключения подсхемы нажимаем кнопку Загрузка подсхемы инструментальной панели. В окне Открытие проекта SCAD задаем имя файла, в котором помещается ранее записанная информация о созданной подсхеме (в этом примере Иванов И.И. - Плоская рамаП) и жмем кнопку Открыть.

Благодаря этому схема Н располагается в основном рабочем окне SCAD ... Иванов И.И. - Плоская рамаС, а подсхема П располагается в вспомогательном окне SCAD ... Иванов И.И. - Плоская рамаП.

Пронумеруем узлы и элементы, нажимая кнопки соответственно Номера узлов и Номера элементов на панели Фильтры отображения.

Начинаем процесс складывания схемы Н и подсхемы П промежуточной расчетной схемы. Для этого нажимаем кнопку Выбор способа сборки в окне Сборка схемы (рис. 3.35). Выбираем способ складывания: Совпадение трех узлов и нажимаем кнопку ОК. Далее курсором отмечаем узлы: № 2 схемы С и № 1 подсхемы П (они будут отображены красным цветом); № 4 схемы С и № 9 подсхемы П (зеленым цветом); № 6 схемы С и № 4 подсхемы П (малиновым цветом). Нажимаем кнопку Подтверждение на инструментальной панели, а затем кнопку Подтвердить сборку в окне Результат.

Рис. 3.35

Аналогично присоединяем подсхему с другой стороны схемы. Для этого курсором отмечаем узлы схемы С: № 1 (красным); № 3 (зеленым); № 5 (малиновым цветом). Нажимаем кнопку Подтверждение на инструментальной панели, а в окне Результат — кнопку Подтвердить сборку.

В результате вышеупомянутых операций получаем промежуточную схему рамы (рис. 3.36).

Рис. 3.36

Повторным нажатием кнопки Режим сборки выключаем режим складывания.

Формирование полной расчетной схемы пространственной рамы

Дополним промежуточную схему недостающими стержневыми элементами. Для этого во вкладке Узлы и элементы нажимаем кнопку Элементы . В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем Добавление стержней . Наводим курсор на узел 22, нажимаем левую кнопку мыши и тянем резиновую нить к узлу 14, установив курсор в который снова нажимаем левую кнопку мыши. Аналогично Задаем стержни через узлы 23, 15 и 24, 16. В результате получаем полную расчетную схему пространственной рамы.

Перенумерация узлов и элементов

Во вкладке Управление нажимаем кнопку Упаковка данных и в сообщении на вопрос Удалять узлы, не принадлежащие элементам нажимаем кнопку Да.

В результате получаем схему, которая показана на рис. 3.37.

Рис. 3.37

Назначение жесткостей элементов

Формируем 1-ый тип жесткости стержней. Для этого во вкладке Назначения нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням . В окне Жесткости стержневых элементов устанавливаем переключатель Параметрические сечения и переходим во вкладку Параметрические сечения. Из ниспадающего списка раздела материал выбираем Бетон тяжелый В30. Задаем сечение (сплошное прямоугольное) и его размеры (b= 20 см; h= 40 см). Для проверки введенных величин нажимаем кнопку Контроль, а потом кнопку ОК.

Вышесформированный 1-ый тип жесткости назначаем вертикальным элементам рамы. Для этого правой кнопкой мыши активизируем окно Выбор узлов и элементов, в разделе которого Выбор стержней нажимаем кнопки Вертикальные, Инвертировать выбор элементов и кнопку ОК. Вертикальные стержни будут выделены красным цветом. Процесс заканчиваем нажатием кнопки Подтверждение панели инструментов.

Далее аналогично формируем 2-ой тип жесткости стержней. Во вкладке Назначения нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням . В окне Жесткости стержневых элементов устанавливаем переключатель Параметрические сечения и переходим во вкладку Параметрические сечения. В ниспадающем списке раздела материал выбираем Бетон тяжелый В30. Задаем сечение (тавровое, с полкой внизу) и его параметры (b= 8 см; h= 40 см; b₁= 24 см; h₁= 12 см). Для проверки введенных величин нажимаем кнопку Контроль и затем кнопку ОК.

2-ой тип жесткости назначаем всем горизонтальным элементам. Для этого правой кнопкой мыши активизируем окно Выбор узлов и элементов, в разделе которого Выбор стержней, отключаем кнопку Вертикальные, нажимаем кнопки Горизонтальные, Инвертировать выбор элементов и кнопку ОК. Все горизонтальные стержни будут выделены красным цветом. Процесс заканчиваем нажатием кнопки Подтверждение инструментальной панели.

Так как тавровые сечения верхних горизонтальных ригелей отличаются от нижних ригелей только противоположным расположением полки, то формирование 3-го типа жесткости для верхних ригелей выполняется путем поворотов на 180^ْ вокруг соответствующих продольных местных координатных осей X1 верхних ригелей, которым к тому был предназначенный второй тип жесткости (вместе с нижними ригелями). Для этого во вкладке Назначения кнопкой Задание ориентации местных осей координат элементов активизируем окно Ориентация осей инерции. В его разделе Угол поворота осей F устанавливаем переключатель В градусах и вводим значения угла поворота F= 180. Нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем элементы с номерами 1, 30, 31, 32 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Для проверки ориентации местных осей координат в окне Фильтры отображения нажимаем кнопку Информация об элементе . После чего в окне Информация об элементе вводим номер элемента, например 1, и нажимаем кнопку Поиск. Просмотрев внизу окна информацию об ориентации осей местной относительно общей системы координат данного стержня, нажимаем кнопку Выход.

Установка связей в опорных узлах

Для наложения связей во вкладке Назначение инструментальной панели с помощью кнопки Установка связей в узлах вызываем диалоговое окно Связи. В режиме Вид операции — Полная замена в разделе Направления связей нажимаем кнопки X, Y, Z и кнопку OK. Обозначаем курсором на схеме узлы с номерами 1, 17, 18, 5, 2, 9, 10, 6 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели. Вследствие этих операций соответствующие узлы будут присоединены к опорной поверхности неподвижными сферическими шарнирами.

Задание загружений

Во вкладке Загружения кнопкой Узловые нагрузки активизируем окно Ввод узловых нагрузок. В его разделе Силы вводим по направлению X, значения 50 кН, и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узел 4 и завершаем ввод кнопкой Подтверждение инструментальной панели.

Отображением нагрузок на схеме управляем кнопками панели Фильтры отображения: Узловые нагрузки , Значения нагрузок .

Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку Сохранить/Добавить загружение инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение вводим имя загружения Загружение 1, номер загружения 1, нажимаем кнопку ОК. В диалоговом окне SCAD в ответ на вопрос Перейти к формированию следующего загружения? нажимаем Нет.

Статический расчет

После создания расчетной модели конструкции проводим его статический расчет. Для этого выходим в дерево проекта раскрывая вкладку Управление и нажимая кнопку Выйти в экран управления проектом . В дереве проекта активизируем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ. В диалоговом окне после ознакомления с содержанием окна Параметры расчета нажимаем кнопку ОК.

На экране появляется окно сообщения SCAD с вопросом Проект был модифицирован. Сохранить изменения? В ответ нажимаем кнопку Да.

После окончания расчета нужно просмотреть информацию, которая размещается в окне Протокол выполнения расчета (рис. 3.38), используя линейку прокрутки. Если в протоколе подтверждается правильность выполнения расчета словами Задание выполнено и нет замечаний типа Геометрически изменяемая система, то нажатием кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа результатов расчета.

Рис. 3.38

Просмотр результатов расчета

В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта установим курсор в пункт Графический анализ и активизируем окно постпроцессора, где отображаются результаты НДС рамы: деформированная схема, эпюры усилий, и т.п.

Просмотрим деформированную схему рамы на фоне недеформированной. Для этого во вкладке Деформации нажимаем кнопку Совместное отображение исходной и деформированной схемы . Величины перемещений узлов можно узнать из таблицы, которая автоматически формируется программой для отчета. Следовательно, для удобства чтения схемы деформаций необходимо отобразить на ней номера узлов одноименной кнопкой панели Фильтры отображения. В результате схема деформаций будет выглядеть как на рисунке 3.39.

Для получения на экране изображения эпюры изгибающих моментов в стержнях рамы во вкладке Эпюры усилий из ниспадающего списка Выбор вида усилия выбираем M и нажимаем кнопку Эпюры усилий . Значения ординат эпюр можно узнать из таблицы, которая автоматически формируется программой для отчета. В ней значения ординат даются для трех сечений: начала (в отчете 1), середины (в отчете 2) и конца (в отчете 3). Следовательно, для удобства чтения эпюры отобразим на эпюре номера элементов одноименной кнопкой панели Фильтры отображения. В результате эпюра моментов будет выглядеть как на рисунке 3.40.

Отображение внутренних усилий возможно в виде цветовой индикации. Для этого нажимаем кнопку Цветовая индикация положительных значений усилий или кнопку Цветовая индикация отрицательных значений усилий .

Рис. 3.39

Рис. 3.40