Создание нового проекта

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

Построение пространственной стержневой модели

Раскроем вкладку Схема и нажмем на кнопку Создание поверхности вращения . На экране появляется диалоговое окно Создание поверхности вращения. В нем нам необходимо задать параметры создаваемой поверхности. Для этого в разделе Вид поверхности активизируем пункт Сфера, в разделе Элементы активизируем пункт Стержни, в разделе Разбивка активизируем крайнюю правую кнопку. Далее в разделе Геометрические характеристики вводим геометрические характеристики нашего купола: Радиус [R] (30), Радиус [r] (1.5), Высота [H] (15), Количество элементов [nH] (5), Количество элементов [nR] (16), Угол вращения (360). Диалоговое окно примет вид, как на рисунке 5.22.

Рис. 5.22

Чтобы облегчить задачу назначения жесткостей стержням мы можем задать тип жесткости всех стержней на этапе генерации схемы (присвоив им жесткость наиболее широко используемую в данной схеме), а затем изменить жесткости у остальных стержней путем их задания еще раз. Автор рекомендует этот способ, так как он в данном случае наиболее полно использует возможности вычислительного комплекса. Для этого в разделе Характеристики элементов нажимаем кнопку Жесткость и в появившемся диалоговом окне Жесткости стержневых элементов, включив переключатель Профили металлопроката во вкладке Профили металлопроката, выбираем в приведенном каталоге в разделе Полный каталог профилей ГОСТ..>Трубы электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91 > 83x5 (раскрывая содержимое каталога нажатием на символ «+»). Из ниспадающего списка раздела Материал выбираем Сталь качественная и нажимаем кнопку ОК диалогового окна Жесткости стержневых элементов.

Нажимаем кнопку ОК диалогового окна Создание поверхности вращения и получаем на экране сгенерированную программой схему купола (рис. 5.23).

Рис. 5.23

Задание жесткостей элементов

Формируем 2-ой 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, в которой заполняем информацию о материале (но не выбором материала из ниспадающего списка, а заданием его характеристик): объемный вес (6.5), модуль упругости (1e+07), коэффициент Пуассона (0,5). Теперь зададим сечение (сплошное прямоугольное) и его размеры (b= 25 см; h= 90 см). Для проверки введенных величин жмем кнопку Контроль. Завершаем работу с окном нажатием кнопки ОК.

Вышесформированный 2-ой тип жесткости назначаем ребрам-аркам купола (они показаны утолщенной линией на рис. 5.24).

Рис. 5.24

Для этого курсором выделяем их на схеме. Для удобства выделения необходимо использовать инструменты на панели Визуализация: вращения вокруг осей X, Y, Z и проецирования на плоскости XoZ, XoY, YoZ. Выделив все элементы, нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Формируем третий тип жесткости. Для этого во вкладке Назначения нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням . В окне Жесткости стержневых элементов устанавливаем переключатель Профили металлопроката и переходим во вкладку Профили металлопроката, в которой, выбираем в приведенном каталоге в разделе Полный каталог профилей ГОСТ..>Швеллер с параллельными гранями полок по ГОСТ 8240-89>30П (раскрывая содержимое каталога нажатием на символ «+»). Из ниспадающего списка раздела Материал выбираем Сталь качественная и нажимаем кнопку ОК диалогового окна Жесткости стержневых элементов. Теперь вышесформированный 3-ий тип жесткости назначаем элементам верхнего кольца. Для этого выделяем их на схеме курсором и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Формируем четвертый тип жесткости. Для этого во вкладке Назначения нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням . В окне Жесткости стержневых элементов устанавливаем переключатель Профили металлопроката и переходим во вкладку Профили металлопроката, в которой, выбираем в приведенном каталоге в разделе Полный каталог профилей ГОСТ..>Трубы электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91 > 219x5 (раскрывая содержимое каталога нажатием на символ «+»). Из ниспадающего списка раздела Материал выбираем Сталь качественная и нажимаем кнопку ОК диалогового окна Жесткости стержневых элементов. Теперь вышесформированный 4-ый тип жесткости назначаем элементам нижнего кольца. Для этого выделяем их на схеме курсором и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Формируем пятый тип жесткости. Для этого во вкладке Назначения нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням . В окне Жесткости стержневых элементов устанавливаем переключатель Профили металлопроката и переходим во вкладку Профили металлопроката, в которой, выбираем в приведенном каталоге в разделе Полный каталог профилей ГОСТ..>Трубы электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91 > 83x3 (раскрывая содержимое каталога нажатием на символ «+»). Из ниспадающего списка раздела Материал выбираем Сталь качественная и нажимаем кнопку ОК диалогового окна Жесткости стержневых элементов. Теперь вышесформированный 5-ый тип жесткости назначаем элементам нижнего кольца. Для этого выделяем их на схеме курсором и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Установка связей в опорных узлах купола

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 ÷ 16 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели. В результате проделанных действий в выбранных узлах будут установлены сферические шарнирно-неподвижные опоры.

Задание загружений купола

1. Загружение треугольной нагрузкой от веса покрытия (см. рис. 5.21).

Во вкладке Загружения кнопкой Нагрузки на стержни вызываем диалоговое окно Задание нагрузок на стержневые элементы. Выбираем вид нагрузки (Трапецевидная), направление действия нагрузки (Z). В поля значения нагрузки последовательно вводим для P1 – (70), для A1 – (0), для P2 – (56) и для A2 – (5.81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, 34, 37, 40, 43, 46 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Аналогично вышеописанному, в диалоговом окне Задание нагрузок на стержневые элементы выбираем вид нагрузки (Трапецевидная), направление действия нагрузки (Z). В поля значения нагрузки последовательно вводим для P1 – (56), для A1 – (0), для P2 – (42) и для A2 – (5.81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 49, 52, 55, 58, 61, 64, 67, 70, 73, 76, 79, 82, 85, 88, 91, 94 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Аналогично вышеописанному, в диалоговом окне Задание нагрузок на стержневые элементы выбираем вид нагрузки (Трапецевидная), направление действия нагрузки (Z). В поля значения нагрузки последовательно вводим для P1 – (42), для A1 – (0), для P2 – (28) и для A2 – (5.81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 65, 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93, 95 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Аналогично вышеописанному, в диалоговом окне Задание нагрузок на стержневые элементы выбираем вид нагрузки (Трапецевидная), направление действия нагрузки (Z). В поля значения нагрузки последовательно вводим для P1 – (28), для A1 – (0), для P2 – (14) и для A2 – (5,81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 97, 100, 103, 106, 109, 112, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 136, 139, 142 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Аналогично вышеописанному, в диалоговом окне Задание нагрузок на стержневые элементы выбираем вид нагрузки (Трапецевидная), направление действия нагрузки (Z). В поля значения нагрузки последовательно вводим для P1 – (14), для A1 – (0), для P2 – (0) и для A2 – (5,81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 145, 148, 151, 154, 157, 160, 163, 166, 169, 172, 175, 178, 181, 184, 187, 190 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Визуальный контроль правильности загружений выполняем с помощью кнопок панели Фильтры отображения: Распределенные нагрузки и Значения нагрузок .

Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку Сохранить/Добавить загружение инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение вводим имя загружения Полезная нагрузка, номер загружения 1, нажимаем кнопку ОК и на вопрос Перейти к формированию следующего загружения? окна сообщения SCAD нажимаем кнопку Да.

2. Загружение собственным весом. Для задания загружения собственным весом нажмем кнопку Собственный вес .

Визуальный контроль правильности загружений выполняем с помощью кнопок панели Фильтры отображения: Распределенные нагрузки и Значения нагрузок .

Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку Сохранить/Добавить загружение инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение вводим имя загружения Собственный вес, номер загружения 2, нажимаем кнопку ОК и на вопрос Перейти к формированию следующего загружения? окна сообщения SCAD нажимаем кнопку Нет.

Задание расчетных сочетаний усилий

Во вкладке Управление нажимаем кнопку Выйти в экран управления проектом .Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием на знак «+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт Расчетные сочетания усилий и в одноименном окне в колонке Тип таблицы Загружения для полезной нагрузки выбираем из ниспадающего списка тип Временное длительно действующее. Заканчиваем работу с окном нажатием кнопки ОК.

Статический расчет

Активизируем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева проекта. 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, используя полосу 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.

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 купола на фоне недеформированной. Для этого во вкладке Деформации нажимаем кнопку Совместное отображение исходной и деформированной схемы , в результате чего на экране получаем соответствующее изображение (рис. 5.25).

Для получения эпюры изгибающих моментов в стержнях купола относительно соответствующих местных координатных осей стержней (например, осей Y1) во вкладке Эпюры усилий из списка Выбор вида усилия выбираем позицию My и нажимаем кнопку Эпюры усилий инструментальной панели. Вследствие этих операций на экране появится эпюра My для всех стержневых элементов пространственной рамы (рис. 5.26). Для получения значений максимальных усилий в стержнях нажимаем кнопку Цветовая индикация положительных значений усилий или кнопку Цветовая индикация отрицательных значений усилий , что активизирует окно My, с помощью которого можно определить приблизительно максимальные значения этих моментов в стержнях рамы.

Рис. 5.25

Рис. 5.26

Проверка несущей способности стальных сечений

Установка параметров

Для начала проверки заходим во вкладку Постпроцессоры и нажимаем кнопку Проверка сечений из металлопроката . В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем кнопку Установка параметров . В диалоговом окне Параметры настройки в разделе Марки стали из ниспадающего списка выбираем марку С255 и нажимаем кнопку ОК.

Задание групп конструктивных элементов

Следующим нашим шагом будет задание групп элементов. Для этого нажимаем кнопку Назначение групп конструктивных элементов . Выделяем элементы нижнего кольца. Для удобства выделения нажимаем кнопку Проекция на плоскость XoY панели Визуализация. После выделения нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели. На экране появилось диалоговое окно Группы конструктивных элементов для проверки сечений, где в разделе Группы необходимо вписать в текстовое поле Имя группы элементов название группы Нижнее кольцо. В разделе Коэффициент расчетной длины задать коэффициенты: В плоскости XoZ (1), В плоскости XoY (1). Окно при этом будет выглядеть как на рисунке 5.27.

Рис. 5.27

Теперь нужно нажать на кнопку Добавить новую. Затем нажать на кнопку Выход.

Далее следует выделить элементы верхнего кольца. Снова нажимаем на кнопку Подтверждение инструментальной панели и в диалоговом окне Группы конструктивных элементов для проверки сечений задаем имя группы Верхнее кольцо. Теперь нажимаем на кнопку Добавить новую. Затем нажимаем на кнопку Выход.

Подобным образом объединяем промежуточные кольца и сетку раскосов в одноименные группы.

Расчет

После нажатия кнопки Расчет выполняется проверка несущей способности конструктивных элементов и/или групп конструктивных элементов.

Отображение результатов расчета

На схеме можно отобразить и результаты проверки по каждому из факторов, определяющих несущую способность объектов проверки. Для этого необходимо выбрать в списке факторов наименование интересующего фактора и нажать кнопку Визуализация результатов на схеме . Если фактор не выбран, то результаты отображаются по значению критического фактора (имеющего максимальное значение) для каждого конструктивного элемента и группы конструктивных элементов.

Конструктивные элементы отображаются на схеме двумя цветами – зеленым, если несущая способность достаточна, или красным в противном случае. Если конструктивный элемент или группа конструктивных элементов входят в группу унификации, то они будут отображаться красным цветом, если хотя бы один из объектов этой группы не прошел проверку по несущей способности.

Подбор сечений

Для выполнения этой операции нажимаем кнопку Подбор сечений . В результате появляется диалоговое окно Результаты подбора сечений. В окне нужно активизировать пункт Применить подобранные сечения (потребуется пересчет). Теперь нажимаем на кнопку Выход и на экране появляется окно сообщения SCAD с вопросом Применить измененные Вами сечения? (Потребуется повторный расчет). В ответ нажимаем Да. Снова активизируем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева проекта. В окне Параметры расчета нажимаем ОК. На вопрос окна сообщения SCAD – Проект был модифицирован. Сохранить изменения? нажимаем кнопку Да. Далее нажатием кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа результатов расчета. Активизируем пункт Графический анализ. Заходим во вкладку Постпроцессоры и нажимаем кнопку Проверка сечений из металлопроката . Теперь снова нажимаем кнопку Расчет . Сейчас нам необходимо просмотреть результаты проверки подобранных сечений. Для этого необходимо нажать кнопку Визуализация результатов на схеме . В результате увидим, что не все из подобранных нами сечений имеют достаточную несущую способность (некоторые элементы красного цвета), а потому необходимо снова провести операцию подбора сечений.

Для этого нажимаем кнопку Подбор сечений . Дальнейшие действия аналогичны вышеизложенным. В результате очередных подборов и пересчетов после нажатия на кнопку Визуализация результатов на схеме мы увидим что все стержни окрашены в зеленый цвет, то есть они все имеют достаточную несущую способность.